Текст книги "Азбука звездного неба. Часть 1"

Автор книги: Сторм Данлоп

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 7 страниц)

Необходимые принадлежности

При наблюдениях нужно иметь источник красного света, журнал для записи результатов наблюдений, ручку или карандаш. Поскольку при холодной погоде ручка может отказать, лучше всегда при себе иметь карандаш. Сохраняйте все записи, даже если они не содержат ничего, кроме пометок, что объект был виден или не виден. Приучите себя регулярно записывать дату и время наблюдений, для чего необходимо иметь часы, а чтобы не возникало путаницы со временем, установите часы по всемирному времени. Во время наблюдений старайтесь делать зарисовки планет, деталей поверхности Луны, галактик и других объектов, которые привлекут ваше внимание. Хотя вначале эти рисунки будут далеки от совершенства, они все же помогут вам получить достаточное представление о том, что вы можете увидеть на небе. По мере накопления опыта ваши заметки и рисунки станут лучше, содержательнее и богаче деталями. На первом этапе все эти занятия, возможно, покажутся вам неинтересными, но довольно скоро вы начнете получать удовольствие от таких наблюдений. (О том, как вести записи, мы подробнее расскажем в дальнейшем.)

Небесная сфера

При взгляде на небо кажется, что звезды, Солнце, Луна и другие небесные объекты расположены на внутренней поверхности гигантской, вращающейся в западном направлении небесной сфере. В античные времена небесная сфера считалась реальностью, и, хотя теперь хорошо известно, что такое представление ошибочно, оно оказалось удобным для описания звездного неба. Подобно тому как географические координаты – широта и долгота – используются для определения местоположения на поверхности Земли, небесные координаты характеризуют положение звезд на небесной сфере: Северный и Южный полюсы мира находятся как бы в точках пересечения продолжения оси вращения Земли с небесной сферой, а небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Вид звездного неба с Земли

Вид звездного неба зависит от положения наблюдателя на поверхности Земли. На Северном полюсе наблюдению доступно только северное полушарие небесной сферы, т. е. половина всех звезд; аналогичная картина открывается взору наблюдателя на Южном полюсе. Но в том и другом случаях доступные наблюдению звезды видны лишь тогда, когда Солнце находится под горизонтом. Звезды вместе с небесной сферой вращаются вокруг соответствующего полюса мира, который расположен прямо над головой – в зените. Яркая Полярная звезда (а Малой Медведицы) находится вблизи Северного полюса мира, положение же Южного полюса мира, к сожалению, не отмечено никакой яркой звездой.

На других географических широтах наблюдаемы звезды как Северного, так и Южного полушарий небесной сферы. Например, если смотреть из точки, лежащей на широте 45° с. ш., то Полярная звезда видна под углом 45° к горизонту; в поле зрения попадают и многие южные звезды. Однако в данном случае над горизонтом остаются все время только звезды, лежащие в пределах 45° в окрестности полюса мира. Эти околополярные незаходящие звезды можно видеть в любую ясную ночь. Условия наблюдения остальных звезд – восходящих и заходящих – в течение ночи медленно изменяются в зависимости от сезона. Теоретически любой наблюдатель на экваторе мог бы видеть оба полюса и все звезды на небе (хотя в каждый данный момент только половину звезд), но практически влияние рефракции и поглощения света осложняет картину.

Для любого наблюдателя наиболее важной линией на небесной сфере является небесный меридиан – окружность большого круга небесной сферы, проходящая по всему небу через Северный и Южный полюсы мира и точку зенита: он проходит также через надир – точку, расположенную прямо «под ногами» наблюдателя. Небесный меридиан можно рассматривать как аналог земного меридиана, соответствующего долготе местоположения наблюдателя. Когда небесные объекты пересекают эту линию, тянущуюся с севера на юг, говорят, что они проходят через меридиан. (Для наблюдения прохождений светил через небесный меридиан используют установленные в его плоскости телескопы, которые называют пассажными инструментами.) Достигая своей максимальной высоты при пересечении небесного меридиана, объект, как принято говорить, кульминирует. Околополярные незаходящие звезды пересекают небесный меридиан дважды: над полюсом мира и под ним. Эти явления соответственно называют верхней и нижней кульминацией.

Рис. 11. Высота полюса мира над горизонтом всегда равна широте места наблюдения. В пункте наблюдения с координатой 45° с. ш. Капелла является околополярной незаходящей звездой (вверху). При наблюдении в пункте 35° ю. ш. Канопус – звезда заходящая, а незаходящее созвездие Южный Крест едва касается горизонта (внизу справа).

Рис. 12. Широта светила измеряется дугой, перпендикулярной плоскости горизонта; азимут отсчитывается от точки севера в восточном направлении вдоль горизонта.

Рис. 13. Угловое расстояние между двумя объектами можно оценить приблизительно, сравнивая его с расстоянием между пальцами вытянутой руки.

Поскольку небо представляет собой сферу, в центре которой находится наблюдатель, все расстояния между небесными светилами измеряются в углах; при этом полный круг соответствует 360°. Такие измерения весьма полезны, даже если они сделаны приближенно. Если же положение какого-либо небесного объекта относительно горизонта нужно знать точно, то используется прямоугольная система координат, в которой местоположение характеризуется высотой и азимутом. Для этих целей может служить астрокомпас. Астроном-любитель без особого труда может сам изготовить прибор, который во многих случаях вполне пригоден для измерения этих координат с достаточной точностью.

Изменение вида звездного неба в течение года

Период вращения Земли вокруг оси, измеренный относительно звезд и поэтому получивший название звездные (или сидерические) сутки, примерно на 4 мин короче средних солнечных суток – периода вращения Земли вокруг своей оси, измеренного относительно Солнца. Это отличие обусловлено движением Земли вокруг Солнца. Так как время, по которому мы живем, т.е. обычное гражданское время, связано со средними солнечными сутками, моменты восхода и захода звезд, измеренные по этому времени, сдвигаются каждый день на 4 мин вперед по сравнению с предыдущими сутками: звезды как бы медленно перемещаются по ночному небу в западном направлении. Временами они подходят так близко к Солнцу, что становятся невидимыми – наступает вынужденный сезонный перерыв в наблюдении этих объектов.

Рис. 14. Схема простого угломерного инструмента для измерения высоты и азимута светила. Высота отсчитывается с помощью отвеса, азимут определяется по шкале горизонтального круга, который вращается вместе с вертикальной стойкой.

Известно, что звезды действительно совершают собственные движения в пространстве, меняя свое положение относительно друг друга. Однако звезды расположены столь далеко от нас, что любые изменения в их положении становятся заметными невооруженному глазу через столетия. Благодаря этому обстоятельству мы можем говорить о движении Солнца, Луны, планет и других небесных тел относительно «неподвижных» звезд. Большой круг небесной сферы, по которому Солнце совершает свой путь среди звезд в течение года, называется эклиптикой. Плоскость эклиптики наклонена под углом 23,5° к земному и небесному экваторам; это объясняется тем, что наклон оси вращения Земли к эклиптике составляет 66,5°. Именно по этой причине высота Солнца над горизонтом меняется в течение года и происходит смена времен года. Пути Луны и больших планет Солнечной системы проходят в пределах области небесной сферы шириной 8°, лежащей по обе стороны от эклиптики. Древние наблюдатели выделили в полосе шириной около 16°, тянущейся вдоль .эклиптики, 12 зодиакальных созвездий, которым астрологи придавали особое значение. По прошествии многих веков вследствие прецессии положение основных точек эклиптики среди окружающих звезд изменилось. Солнце и планеты могут появиться и в созвездии Змееносца (Ophiuchus); это созвездие, получившее свое название в античные времена, не включено в число зодиакальных. Современные астрономы считают астрологию и «звездные знаки» не более чем религиозными предрассудками и суевериями. Но древние знаки Зодиака используются до сих пор для обозначения зодиакальных созвездий, например знаком созвездия Овен (Aries) Т обозначается одна из двух важнейших точек небесной сферы, в которых эклиптика пересекает небесный экватор.

Перевод небесных координат в угловую меру

Рис. 15. Полюса мира и небесный экватор непосредственно связаны с полюсами и экватором Земли. По мере вращения Земли вокруг своей оси все небесные светила в течение дня пересекают небесный меридиан, связанный с наблюдателем.

Рис. 16. Пояс зодиакальных созвездий, по которому совершают свой видимый путь планеты и Луна, вытянут вдоль эклиптики – видимого пути Солнца среди звезд.

Наблюдения невооружённым глазом

Наблюдения многих небесных тел и явлений можно производить невооруженным глазом. Особое место здесь занимают изучение созвездий и ориентировка среди звезд, о чем кратко говорится на с. 38. Подобные наблюдения очень важны для астрономов, поскольку дают превосходную практику, которая служит подготовкой к последующему изучению неба с помощью бинокля и телескопа. Так, на Луне невооруженным глазом можно различить такое же разнообразие интересных деталей, как у большинства планет в телескопы. Поэтому зарисовки Луны позволяют накопить большой опыт для дальнейших телескопических исследований планет и других небесных тел.

Невооруженным глазом можно заметить, что звезды различаются по цвету, что существуют рассеянные и шаровые скопления звезд, увидеть далекие галактики.

Скопления звезд нашей Галактики представляются невооруженному глазу в виде Млечного Пути, который пересекает всю небесную сферу. Красоту Млечного Пути в полной мере можно оценить только при наблюдениях невооруженным глазом в темные ночи. Набравшись опыта, в дальнейшем вы без труда отыщете в нем и темные облака. Ни один инструмент, обеспечивающий большое увеличение, не позволяет охватить взглядом весь Млечный Путь; только камеры с широким полем зрения в какой-то мере компенсируют этот недостаток. Хвосты комет вследствие их слабого свечения и низкой контрастности можно обнаружить только при наблюдениях невооруженным глазом (или с помощью специальных устройств).

Таблица №1

Объекты, видимые невооруженным глазом

Рис. 17. Лунное затмение – одно из небесных явлений, наблюдаемых невооруженным глазом.

С целью проверки остроты зрения убедитесь для начала, являются ли некоторые звезды двойными, попытайтесь обнаружить переменные звезды, т.е. такие, которые – за исключением случайно вспыхивающих звезд – либо увеличивают свой блеск, периодически становясь видимыми, либо меняют свой блеск, оставаясь все время видимыми. Не менее захватывающее событие – обнаружить зарождающийся тончайший серпик новой Луны; при хорошем зрении и очень благоприятных условиях удается разглядеть невооруженным глазом спутники Юпитера.

Рис. 18. Метеоры представляют собой идеальные объекты для наблюдения невооруженным глазом. Этот яркий болид принадлежал метеорному потоку Персеиды, который ежегодно наблюдается в августе.

Нетрудно найти на небе большие планеты, а далекую планету Уран и малую планету (астероид) Веста при хороших условиях можно обнаружить невооруженным глазом лишь на пределе видимости. Движения планет и комет удается проследить во времени и отметить их пути среди звезд.

Возможно, наиболее ценными с научной точки зрения могут оказаться наблюдения метеоров и полярных сияний. Для качественного наблюдения метеоров требуется, в частности, хорошее знание созвездий.

Изучение созвездий

Если вы заинтересовались астрономией, научитесь прежде всего ориентироваться среди звезд. Начать, пожалуй, следует с изучения групп звезд, или созвездий, которых насчитывается 88. Названия некоторых из них сохранились еще с античных времен, и они напоминают нам о мифических героях и существах. Другие получили свои наименования в XVII-ХVIII вв., и среди них нередко встречаются названия научных приборов. Расположение звезд в созвездиях, как правило, лишь весьма отдаленно напоминает очертания предметов, названия которых им присвоены. Вообще говоря, отдельные звезды, образующие созвездия, удалены от нас на самые различные расстояния и совершенно не связаны между собой – просто нам кажется, что они расположены рядом.

Как границы созвездий, так и их названия окончательно были определены международным соглашением в 1922 г., но иногда в астрономической литературе все еще используются старые названия. Гак, метеорный поток Квадрантиды назван по уже не существующему созвездию Настенный Квадрант (Quadrans Muralis). В дополнение к латинскому названию (оно часто заимствовано из более раннего греческого) каждое созвездие имеет обычное название, которое нередко представляет собой просто перевод с латыни. Большинство агрономов используют латинские названия созвездий: они приведены в таблице вместе с общепринятыми ныне обычными названиями. Если вы только приступаете к изучению созвездий, то старайтесь пользоваться латинскими названиями (см. таблицу), даже если на первых порах они покажутся трудными для произношения и запоминания, поскольку именно эти названия, принятые во всем мире, встречаются во всех атласах и каталогах. Не отчаивайтесь при мысли, что вам предстоит научиться находить 88 созвездий и усвоить все их названия. Как уже говорилось, вид звездного неба зависит от места наблюдения на Земле и времени года. Поэтому многие созвездия либо вообще, либо временно – в зависимости от сезона – не видны. Во всяком случае, не трудно каждую ночь изучать хотя бы одно новое созвездие.

Рис. 19. На старинных звездных картах обычно изображали положения наиболее ярких звезд и контуры созвездий. Такова звездная карта, составленная известным астрономом XVII в. Гевелием.

Таблица №2

Список созвездий

По мере приобретения навыков в нахождении наиболее важных созвездий вы убедитесь, что самые заметные из них легко распознаются среди звезд. Сначала могут возникнуть затруднения с изучением зодиакальных созвездий, в которые «попали» одна или несколько планет. Планеты обычно легко отличить по их виду и меньшему мерцанию по сравнению с соседними звездами. Распознаванию планет поможет также их перемещение среди звезд.

Большинство наиболее ярких звезд имеет собственные имена, многие из которых были присвоены им еще в средние века арабскими астрономами. По этой причине возникают трудности не только с запоминанием названий, но в ряде случаев и с их правильным произношением (к тому же ряд звезд имеет одинаковые имена). Однако в настоящее время астрономы очень редко используют эти старые названия – лишь в некоторых особо важных случаях. Они предпочитают использовать для обозначения звезд греческие буквы – способ, предложенный в начале XVII в. немецким астрономом И. Байером. В каждом созвездии Байер обозначал самую яркую звезду буквой «альфа» (α), следующую по яркости – «бета» (β), третью по яркости – «гамма» (γ) и так до самых слабых звезд, используя последовательно все буквы греческого алфавита. Из-за своей простоты эта система названий сохранилась до наших дней, несмотря на то что она применяется только для обозначения самых ярких звезд и что во многих случаях произошли изменения в оценке блеска звезд в созвездиях. Для обозначений более слабых звезд используются другие способы (о некоторых из них говорится на с. 88).

За греческой буквой при обозначении звезды обычно следует латинское название созвездия, к которому она относится, записанное в родительном падеже. В таблице приведены также стандартные трехбуквенные сокращенные названия созвездий, которые почти всегда используются в списках объектов; возможно, их легче запомнить, чем полное название созвездий. По мере изучения звездного неба эти и другие названия небесных тел станут для вас привычными. В качестве примера рассмотрим звезду Минтака, расположенную вблизи небесного экватора в созвездии Орион. Название Минтака, самой северной из трех звезд в поясе Ориона, произошло от арабского «аль-минтака» (пояс). Байер установил, что это четвертая по яркости звезда в этом созвездии и обозначил ее δ (дельта) Orionis; обычно астрономы записывают это как δ Ori.

Рис. 20. Небесный глобус, изготовленный в Персии в XIV в. На глобусе, сделанном из меди, выгравированы рисунки созвездий, к нему прикреплены серебряные звезды.

Блеск звезд (или любых других астрономических объектов, скажем планет) измеряется в звездных величинах. Следует помнить, что в этой шкале более яркие звезды имеют меньшие величины. Этой странной закономерностью мы обязаны античным астрономам, которые полагали, что самые яркие звезды как более важные стоят на первом месте, т.е. имеют «первую звездную величину» – это обозначается как 1m; следующие по яркости и важности имеют «вторую звездную величину» – обозначение 2m и т.д. При благоприятных условиях самые слабые звезды, доступные наблюдению невооруженным глазом, имеют шестую звездную величину. В настоящее время шкала звездных величин получила солидное научное обоснование (с. 205), в связи с чем нескольким самым ярким небесным телам приписали отрицательные величины; так, самая яркая звезда нашего неба Сириус имеет звездную величину -1,4m. Венера, ярчайшая из планет, может достигать звездной величины -4m, а блеск полной Луны приближается к -13m.

Рис. 21. Два близких скопления звезд в созвездии Персей в прошлом считали двумя отдельными звездами, которые получили обозначения h и χ Per Персея. В настоящее время эти названия сохранились за скоплениями.

Ориентирование среди звёзд

Для удобства пользования в нашей книге приведены звездные карты двух типов. Карты одного типа составлены таким образом, чтобы облегчить начинающим поиск звезд и основных созвездий. Эти карты подчеркивают рисунок распределения самых ярких звезд, который несколько отличается от очертаний обычных созвездий. На двух картах показаны звезды северной и южной околополярных областей, на шести других – экваториальные созвездия. Для удобства тех, кто впервые знакомится со звездным небом, карты экваториальной области расположены несколько в ином порядке, чем это общепринято. Далее, после того как читатель познакомится с системами координат, с помощью которых можно точно определить положение любого небесного тела, приводится вторая группа карт, на которые нанесена координатная сетка. На этих картах изображены все созвездия и все звезды до пятой звездной величины. Соответствующие пары карт первого и второго типов охватывают один и тот же участок звездного неба, так что их легко сравнивать.

Обычно наблюдения проводятся вечером, поэтому на картах показаны области звездного неба, которые расположены вблизи небесного меридиана в 21 ч 00 мин по местному времени. Если наблюдения проводятся на месяц раньше (позднее), то вы можете воспользоваться теми же картами, но при этом надо учитывать, что они будут показывать звездное небо уже в моменты времени на 2 ч раньше (позднее).

С помощью подвижной карты звездного неба, планисферы, представляющей собой плоскую проекцию звездного неба с наложенным на нее прозрачным подвижным кругом, очерчивающим видимую над горизонтом часть небесной сферы, можно установить вид звездного неба в любой день и момент времени. Такую звездную карту с учетом широты вашего местоположения вы можете изготовить сами.

Значительные трудности представляет расчет положений планет на длительное время. Ряд сведений о планетах приводится в таблицах, более полную информацию вы можете почерпнуть из астрономического календаря и ежегодника, которые выпускаются каждый год.

Рис. 22. Подвижная звёздная карта показывает вид звёздного неба над горизонтом в любой период времени; с её помощью легко определить, какие небесные тела можно наблюдать на протяжении той или иной ночи.

Созвездие, с которого вам следует начинать изучение звездного неба, определяется вашим местоположением на Земле. Для живущих в Северном полушарии – это Большая Медведица, в Южном полушарии наиболее заметное созвездие – Южный Крест. Созвездие Ориона и ряд других экваториальных созвездий хорошо знакомы наблюдателям разных стран. Ориентироваться среди звезд помогают также го небольшие заметные группы, составляющие только часть созвездия которые получили название «астеризмы».

В дальнейшем при описании созвездий используются как ю полные латинские названия, так и стандартные трехбуквенные сокращения. На картах и в тексте приводятся общепринятые обозначения звезд буквами греческого алфавита; между некоторыми яркими и наиболее интересными звездами указаны угловые расстояния. Описываются также методы (с. 26), позволяющие с помощью простых угломерных инструментов измерять эти расстояния приближенно или более точно. Важно отметить, что в описаниях карт, приведенных в данной книге, и вообще любых звездных карт привычные нам понятия – север, юг, запад, восток – относятся не просто к сторонам горизонта в месте наблюдения, а к точкам и направлениям на небесной сфере. Так, «север» всегда означает направление на Северный полюс мира, «юг» – противоположное и т.д. Если встать лицом небесному меридиану и спиной к Северному полюсу мира, то запад будет находиться справа.