Как найти заходящие звезды

Практическая работа № 1

Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба

Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,

            научиться определять условия видимости созвездий

            научиться определять координаты звезд по карте

Ход работы:

Теория.

Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.

Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.

(Распечатать)

Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.

На карте:

• звёзды показаны чёрными точками, размеры которых характеризуют яркость звёзд;
• туманности обозначены штриховыми линиями;
• северный полюс мира изображён в центре карты;
• линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звёздной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 1 ч;
• небесные параллели нанесены через 30°. С их помощью можно произвести отсчёт склонение светил δ;
• точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются точками весеннего g и W равноденствий;
• по краю звёздной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы;
• зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.

Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.

Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.

К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.

Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) — Полярной звездой, южный — в созвездии Октант.

Туманность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Плоскость эклиптики — плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).

В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере — это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.

Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс — это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.

Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.

Под восходом  понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.

Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими.

А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими.

Отправимся дальше — на экватор, географическая широта которого равна нулю. Здесь ось мира совпадает с полуденной линией (то есть располагается в плоскости горизонта), а небесный экватор проходит через зенит.

Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.

Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем  .

Если  , то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного — невосходящей).

Тогда очевидно, что те светила, склонение которых  , являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).

Экваториальная система координат — это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.

Экваториальные небесные координаты:

1. Склонение (δ) — угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.

2. Прямое восхождение светила (α) — угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

Последовательность выполнения практической работы:

Задачи практической работы:

Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).

Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.

Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.

Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или невосходящей.

Теоретичекий способ.

Используем формулы условия видимости звезд:

Если , то звезда является восходящей и заходящей.

Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей

Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.

Задача 4. Установить подвижную карту звёздного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.

Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.

Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.

Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?

Задача 8. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион — для вашей широты будут незаходящими?

Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.

Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.

Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Что такое звёздное небо? (Звёздное небо — множество небесных светил, видимых с Земли ночью, на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более 2—3 тысяч мерцающих точек. Тысячи лет назад древние астрономы разделили звездное небо на двенадцать секторов и придумали им имена и символы, под которыми они известны и поныне.)

2. Что такое созвездия? (Созвездия —  участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами. )

3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них.)

4. Перечислить основные созвездия или те, которые вы знаете. (Существуют большие созвездия и маленькие. К первым относятся Большая Медведица, Геркулес, Пегас, Водолей, Волопас, Андромеда. Ко вторым — Южный Крест, Хамелеон, Летучая Рыба, Малый Пёс, Райская Птица. Конечно, мы назвали лишь малую толику, наиболее известные.)

5. Что такое карта неба? ( Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли.)

6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора.)

По окончанию практической работы студент должен представить отчет.

Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.

Список литературы

1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением — М.: Дрофа, 2017

2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000

Как узнать с помощью звездной карты, какие звезды сейчас видны на небе, а какие не видны?

Ориентирование по звездной карте: Точка севера, юга, востока и запада, а также зенит

О том что представляет собой звездная карта, как и о принципах её составления, мы уже узнали. Сейчас поговори о том, как её использовать для наблюдения звездного неба.

Ответим для начала на два вопроса: Как узнать по карте, какие звезды сейчас видны на небе, какие не видны? Какие звезды видны на востоке и на западе?

Обе задачи решаются сразу, но сначала надо условиться в том, что считать за восток и запад. Обыкновенно мы делим видимый небесный свод и видимую часть земной поверхности на две половины: либо на северную и южную, либо на восточную и западную. Говорят, например: «Солнце восходит на востоке, а заходит на западе». Это верно, но слишком неточно, так как Солнце восходит и заходит каждый день в разных местах. Лучше вместо довольно абстрактных сторон — южной и северной, восточной, и западной взять четыре вполне определенные точки. Их можно наметить таким способом.

Вечером, став под открытым небом, найдите Полярную звезду и встаньте к ней лицом – так вы встанете по направлению точно к северу. Проведите на земле длинную прямую черту прямо вперед, и вообразите, что вы довели эту черту до видимого края неба. Та точка, в которой ваша воображаемая черта встретится с видимой вдали чертой горизонта, будет точка севера.

Пройдя несколько шагов вдоль вашей черты, обернитесь назад и смотрите прямо вдоль черты. Так вы наметите точку юга на линии горизонта.

Проведите другую черту поперек вашей черты так, чтобы получился правильный крест с совершенно ровными, прямыми углами. Станьте в середине креста, в точке пересечения двух проведенных вами линий, и вообразите, что концы поперечной черты креста также доведены до линии горизонта. Те точки, в которых они встречаются с линией горизонта, это будут точка востока и точка запада.

Запомните раз навсегда в вашей местности точки юга, севера, востока и запада, чтобы не намечать их каждый раз. Для этого заметьте в этих точках какое- нибудь дерево, куст, строение, но только выбирайте эти цели как можно дальше от себя: иначе, если вы выберете цели близкие, то стоит вам немного сойти с места, и они уж не совпадут с точками севера, юга, востока и запада.

Припомните еще пятую точку неба – зенит: если вы поставите в середине вашего креста из двух линий высокий прямой отвесный столб и вообразите себе, что вершина этого столба уперлась в небо, то точка, в которую она упрется, это и будет зенит. Наконец, если вы вообразите себе, что ваш столб пророс вниз сквозь землю, прошел сквозь центр земного шара, вышел наружу на той стороне и там уперся в небо, то получится еще пятая точка неба, противоположная зениту, в астрономии она называется надиром.

Определяем положение звезд по звездной карте

Возвратимся к нашей задаче. Какие звезды видны у нас, например, в 11 часов вечера в середине июля, и в какой части неба искать каждую из них?

Северные околополярные звезды, до 30-й северной параллели, изображенные на круглой карте, видны все, как и во всякое время. Поставьте карту в положение 22 июня (Малая Медведица — вверх) и поверните ее против часовой стрелки на два часовых деления: получится положение звезд 22 июля в 9 ч. вечера. Поверните еще на два часовых деления: получится положение звезд в 11 часов. Внизу карты, в точке севера, будет 7-й час, а вверху, в зените, — 19-й час. Между 60-й и 45-й параллелями, то есть в зенитах разных мест от Санкт-Петербурга до Крыма, будут мелкие звездочки созвездия Дракона, а прямо к югу от зенита будет стоять Лира.

Из звезд же, изображенных на четырехугольной карте, будет видна ровно половина. В зените, как вы помните, стоит 19-й час. Положите четырехугольную карту перед собой так, чтобы против вас был 19-ый час (созвездие Стрельца). Здесь и будет точка юга — на нижнем краю карты и на 19-м часовом делении. На юге, и только на юге, над точкой юга, вы увидите на небе всю карту, с верху до низу.

Отсчитайте от точки юга шесть часов влево и шесть часов вправо: там будут точки востока (1-й час) и запада (13-й час). Но эти точки при­дется поставить уж не на нижнем краю карты, а посредине, на экваторе: на востоке и западе уж видны только созвездия севернее экватора, то есть с верху до середины карты.

Отсчитайте еще шесть часов влево от точки востока и вправо от точки запада: тот и другой отсчет сойдутся на 7 часу – там будет точка севера. Ее придется поставить на верхнем краю карты: над точкой севера не видно ни одной из звезд, изображенных на длинной карте под 7 часом, — они все будут ниже горизонта, а над горизонтом на севере будут только звезды, изображенные на круглой карте северных созвездий.

Вот способ еще короче и прямее. Установив точку юга и отметив ее на нижнем краю карты, отсчитайте от нее 12 часовых делении вправо: там будет точка севера, на верхнем краю карты. Проведите на карте прямую черту от точки юга к точке севера. Эта черта будет изображать линию горизонта. Что выше этой черты, то видно на западной стороне неба; что ниже, то скрывается под горизонтом.

Так же чертится и восточная половина линии горизонта, только надо отсчитывать от точки юга 12 часов влево. Все это понятнее на чертеже, особенно если вы сравните этот чертеж с чертежом, изображающим полный глобус, не разложенный на карты, и внутри его круг — горизонт. Этим способом нетрудно рассчитать, какие звезды видны, в какой стороне и на какой высоте над горизонтом.

Особенности ориентирования по звездной карте

Другая задача: где восходят разные звезды, где они заходят, как они идут по видимому небу и сколько времени от их восхода до заката?

Надо запомнить, что линия экватора пересекается с линией горизонта в точках востока и запада, так, например, звезда, находящаяся на Экваторе глобуса (хотя бы бета Ориона), восходит в точке востока, а заходит в точке запада и описывает дугу, наклоненную над точкою юга. Дуга эта и есть линия экватора. В Крыму линия экватора проходит по середине видимого расстояния между зенитом и точкой юга, а в Санкт-Петербурге гораздо ниже — на высоте в одну треть расстояния между зенитом и точкой юга. Звезда, находящаяся на экваторе, идет по видимому нами небу ровно 12 часов — и в Санкт-Петербурге, и в Крыму, и где бы то ни было.

Звезда, помещенная на глобусе южнее экватора, очевидно, восходит уж не на востоке, а где-нибудь на юго-востоке, между точкой востока и точкой юга. Она описывает по южной стороне видимого неба дугу ниже линии экватора и заходит на юго-востоке. Такие звезды видны на небе в течение времени меньше 12 часов. Чем южнее звезда, тем ближе к точке юга она восходит и заходит, и тем ниже, короче и кратче ее видимый путь.

Звезды, находящиеся к северу от экватора, восходят в промежутке между точкой востока и точкой севера, одним словом, — в северо-восточной четверти горизонта. Оттуда они движутся вверх и в то же время к югу, переходят в южную сторону неба, описывают дугу, наклоненную над линией экватора и заходят на северо-западе. Они описывают на видимом небесном своде дугу больше, чем в пол-круга, и остаются на небо дольше двенадцати часов.

Наконец, звезды, которые находятся еще ближе к полюсу, описывают на небесном своде полные круги около Полярной звезды и совсем не заходят, так что их можно видеть на небе во всякое время года, ночи и дня, если у вас есть телескоп.

В Крыму Полярная звезда видна посередине расстояния между зенитом и точкой севера, так что там круг, проходящий своим нижним краем через точку севера, верхним краем проходит через зенит. Этот круг, описывают звезды Капелла и Денеб: они помещаются на глобусе на 45-ой параллели, следовательно, на середине расстояния между экватором и полюсом, и сам Крым находится на середине расстояния между экватором и полюсом, приблизительно 5000 километров от того и другого.

Санкт-Петербурге ближе к полюсу, он стоит под 60-й параллелью. Здесь Полярная звезда видна на высоте в две трети расстояния от точки севера до зенита. Потому-то в Санкт-Петербурге круг незаходящих околополярных звезд в полтора раза шире, чем в Крыму.

Круги, описываемые незаходящими звездами на здешнем небе, помещаются внутри 30-й северной параллели. Они переходят своим верхним краем в южную сторону небосклона, южнее зенита, и представляются на ней в виде дуг, проходящих выше экватора. Только одна Малая Медведица здесь никогда не переходит в южную сторону неба и, даже протянувшись вверх, не достает до зенита.

Итак, на южной стороне неба все звезды описывают дуги, наклоненные серединой над точкой юга. На северной стороне неба немногие звезды, близкие к Полярной, описывают полные круги, более отдаленные звезды — тоже полные круги, но часть этих кругов проходит дугой через верх южной стороны неба.

Звезды, самые отдаленные от Полярной и близкие к экватору, чертят наклонные линии — начала и концы больших дуг, середина которых проходит по южной стороне неба выше экватора. Так изображаются пути звезд на бумаге. А на настоящем небе, как мы его видим, пути звезд представляются в виде кругов и дуг, поднимающихся наклонно от севера к югу и параллельных друг другу.

Людям нравится смотреть на звездное небо. Какими бы ни были обстоятельства вокруг, как бы жизнь ни заставляла вжиматься в землю от опасности, рано или поздно кто-то все равно посмотрит вверх. Возможно, именно это свойство и делает нас людьми.

Стороны звездного неба

Стоит выйти в ясную ночь куда-нибудь на открытое пространство, как над нами раскрывается панорама звездного неба. Внимательный глаз может увидеть на небосклоне сотни ярких точек. Некоторые из них — звезды, другие — планеты или искусственные объекты, запущенные человеком в космос. Эта невероятная картина впечатляет, и подталкивает познать Вселенную глубже.

Но путь в науку начинается с понимания базовых вещей. Звездное небо мы воспринимаем как полусферу. Ориентация в ней начинается с определения основных направлений: север, юг, восток, запад, зенит и надир. Легче всего найти зенит: это точка прямо над головой наблюдателя. Надир — противоположное направление, оно находится у нас под ногами.

Ориентировку по сторонам света следует начать с определения направления на север. В звездную ночь на территории Украины проще всего это сделать с помощью Ковшей. Самые яркие звезды Большой и Малой Медведиц формируют на небе нечто похожее на ковши. Недаром чумаки, ездившие в Крым за солью, дали им названия Большого и Малого Ковшей.

Как найти север

Большую Медведицу найти легче, потому что она гораздо больше. В ней нас интересуют две передние звезды «ковша», которые называются Дубхе и Мерак. Через них нужно провести линию в ту сторону, откуда на воз клали бы груз. Если на этой прямой отмерить примерно 5,5 расстояний между двумя звездами, то можно найти «хвост» Малой Медведицы. На его конце расположена Полярная звезда. Впрочем, в Южном полушарии этот метод не работает: там Полярная не появляется над горизонтом (по крайней мере, в нашу эпоху).

Полярная звезда практически не изменяет своего положения на небе, в то время как другие светила участвуют в суточном вращении небесной сферы. Если быть совсем точным, эта звезда описывает небольшой круг радиусом меньше градуса вокруг условной точки, называемой полюсом мира. Если через эту точку провести линию от зенита до горизонта, мы получим направление на север.

Вечером и утром можно ориентироваться по месту восхода и заката Солнца. Этот способ не так точен, потому что в течение года точки его восхода и заката смещаются. На рассвете нужно стать так, чтобы небо светлело по правую руку. После заката Солнца ту точку, где оно укрылось за горизонтом, нужно оставить слева. В обоих случаях север будет прямо перед вами, а Полярную звезду можно найти, просто посмотрев вверх. Ее высота над горизонтом равна широте места наблюдений.

Как вращается звездное небо

Затем достаточно раскинуть руки в стороны и включить воображение. Впереди будет север, сзади — юг, слева — запад, справа — восток. Если местность вам до сих пор незнакома, следует привязать эти направления к каким-то заметным объектам: деревьям, зданиям, ярким огням на горизонте. А дальше придется разбираться с вращением небесной сферы.

На самом деле вращающейся небесной сферы не существует. Это Земля вращается вокруг Солнца и вокруг собственной оси, из-за чего точка ее поверхности, на которой находимся мы, поворачивается в сторону тех или иных звезд, ни к какой сфере не прикрепленных и расположенных на разных расстояниях от нас.

Но нам легче представлять небо как сферу, вращающуюся вместе со звездами вокруг оси, проходящей именно через северный полюс мира. Возле него расположена Полярная звезда (возле южного полюса такой яркой звезды сейчас нет). Эта воображаемая линия называется осью мира, и в течение суток все звезды совершают оборот вокруг нее. При этом двигаются они в том же направлении, что и Солнце, то есть по часовой стрелке. Они восходят над горизонтом, поднимаются к самому высокому положению, а затем опускаются.

Небесный экватор, меридиан и не заходящие звезды

Если небесная сфера, как и Земля, имеет ось вращения, то у нее должен быть и экватор. Он так и называется — «небесный экватор». Это — круг на этой сфере, равноудаленный от обоих полюсов. Еще один важный круг носит название «небесный меридиан». Он проходит через полюс мира и зенит. Несмотря на то, что все звезды поднимаются над горизонтом на разную высоту, в течение своего суточного движения они пересекают небесный меридиан. Именно при его пересечении они поднимаются высоко над горизонтом, то есть проходят кульминацию. Следует заметить, что, когда говорят «Солнце в зените», чаще всего подразумевают именно его кульминацию, которая отмечает местный полдень. Для наблюдателей в Украине Солнце в зенит не поднимается никогда.

Также на территории Украины есть звезды, которые ни в течение суточного, ни в течение годового вращения не прячутся за горизонтом. Это светила, которые находятся достаточно близко к северному полюсу мира. К ним относятся также все звезды Большой и Малой Медведиц, Капелла, Вега и напоминающее букву М (или W) созвездие Кассиопеи.

Эклиптика и Млечный Путь

Все, что написано выше, касается только движения звезд. Солнце и планеты вращаются по своим правилам и постоянно смещаются относительно «недвижимых» светил. Поэтому, собственно, планеты и получили свое название, означающее «путешественники». Но и у них есть кое-что общее.

Все планеты и Луна движутся по небу недалеко от той же линии, по которой среди звезд движется Солнце. Эта линия называется эклиптикой. По сути это проекция на небесную сферу плоскости земной орбиты. Плоскости других планетных орбит отклоняются от нее максимум на несколько градусов.

Еще одна важная деталь звездного неба — Млечный Путь — светлая полоса, «окутывающая» всю небесную сферу. Видно ее не всегда и не везде по сугубо земным причинам. Это плоскость нашей Галактики. А в созвездиях Стрельца и Скорпиона, где эта линия раздваивается, действительно прячется галактическое ядро, скрытое темными облаками пыли. При этом ни с небесным экватором, ни с эклиптикой эта плоскость не совпадает.

Местная система координат

Как мы можем четко указать позицию конкретного объекта на небе, чтобы его могли найти другие наблюдатели? Самый простой способ — отталкиваться от горизонта и фиксированного направления на какую-то из сторон света. Это так называемая горизонтальная система координат. Ее можно также назвать местной, поскольку она привязана к точке, где стоит наблюдатель.

В этой системе небесное тело имеет две координаты: азимут Az и высоту над горизонтом h. Вместо последней может использоваться зенитное расстояние (90°-h). Оно определяет, насколько высоко нужно поднять голову или трубу телескопа, чтобы увидеть объект.

Азимут (от арабского «ас-сумут» — «направление») определяется как угол между точкой севера и точкой пересечения с горизонтом большого круга, проведенного через зенит и небесное тело. Он отсчитывается слева направо. Северу в такой системе координат соответствует азимут 0°, востоку — 90°, югу — 180°, западу — 270°.

Поскольку наша планета, как уже упоминалось, вращается вокруг своей оси, все астрономические объекты постоянно меняют свое положение в отсчетной системе, «привязанной» к горизонту. Это сильно усложняло жизнь астрономам и вынудило их изобрести еще одну систему небесных координат. О ней пойдет речь в следующей статье.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine

Принято считать, что днём звёзды не видны. Однако, с вершины горы Арарат (высота 5 000 м) яркие звёзды хорошо различаются даже в полдень. Небо там тёмно-синее. В телескоп с диаметром объектива 70 мм можно увидеть яркие звёзды даже с равнинной местности. Но всё-таки звёзды лучше всего наблюдать ночью, когда не мешает ослепительный свет Солнца.

Звёздное небо — одно из самых прекрасных зрелищ, которые существуют в природе. На всём небе невооружённым глазом можно увидеть около 6 000 звёзд (одновременно над горизонтом около 3 000).

Ещё с древности люди мысленно объединяли самые заметные звёзды в фигуры и называли их созвездиями. С созвездиями связывали мифы и легенды. Сегодня созвездием называют участок звёздного неба с условными границами, включающий в себя не только звёзды, но и другие объекты — туманности, галактики, скопления. Объекты, входящие в то или иное созвездие, ничем между собой не связаны, поскольку находятся, во-первых, от Земли на различных расстояниях, а во-вторых, границы созвездий условны, т.е. в любой момент могут быть изменены.

Сегодня на звёздном небе выделено 88 созвездий.

Приняты также и латинские названия созвездий. Все атласы звёздного неба, выпускаемые за рубежом, содержат латинские названия созвездий.

Созвездия можно разделить на три большие группы: человеческие (Водолей, Кассиопея, Орион…), животные (Заяц, Лебедь, Кит…) и предметные (Весы, Микроскоп, Щит…). Для лучшего запоминания созвездий заметные звёзды в них обычно соединяют линиями в многоугольники или причудливые фигуры. Ниже представлены: Большая Медведица, Волопас, Дева и Лев.

Раз созвездия — это участки, значит, у них имеется площадь. Площади созвездий различны. Самое большое по площади — Гидра. На втором месте — Дева. На третьем — Большая Медведица. Самое маленькое по площади созвездие — Южный Крест (в наших широтах не видно).

Созвездия различаются и количеством ярких звёзд. Больше всего ярких звёзд в Орионе.

Яркие звёзды созвездий имеют собственные названия (как правило, придуманные арабскими и греческими астрономами). Например, ярчайшая звезда в созвездии Лиры — Вега, в созвездии Лебедя — Денеб, в созвездии Орла — Альтаир. Запомни названия звёзд ковша Большой Медведицы:

Звёзды в созвездиях имеют также обозначения. Для обозначения используются буквы греческого алфавита:

α — альфа

β — бета

γ — гамма

δ — дельта

ε — эпсилон

ζ — дзета

η — эта

и т.д. Стоит запомнить обозначение и произношение хотя бы семи первых греческих букв. Вот так обозначаются звёзды ковша Большой Медведицы:

Обычно самая яркая звезда в созвездии обозначается буквой α (альфа). Но не всегда. Существуют и другие системы обозначения звёзд.

С древнейших времён составлялись звёздные карты. Обычно на них изображались не только звёзды, но и рисунки животных, людей и предметов, с которыми связывались созвездия. Поскольку порядка в наименовании и количестве созвездий не было, звёздные карты различались. Доходило до того, что различные астрономы пытались ввести свои созвездия (по-новому проведя контуры созвездий). Например, в 1798 г. астроном Лаланд предложил созвездие Воздушный Шар. В 1679 г. Галлей ввёл созвездие Дуб Карла. Было ещё много других экзотических названий (Вол Понятовского, Кошка, Регалии Фридриха и др.). Только в 1922 г. были окончательно проведены условные границы созвездий, было закреплено их количество и названия.

Для практических целей сегодня используют подвижную карту звёздного неба, состоящую из карты звёздного неба и накладного круга с вырезанным овалом. Вот карта:

Звёзды обозначают кружками различных размеров. Чем больше кружок, тем более яркую звезду он изображает. На звёздных картах отмечают также двойные, переменные звёзды, галактики, туманности, звёздные скопления.

Звёздное небо медленно вращается. Причина — вращение Земли вокруг своей оси. Земля вращается с запада на восток, а звёздное небо, наоборот, с востока на запад. Поэтому звёзды, планеты и светила восходят в восточной стороне горизонта, а заходят — в западной. Это движение называют суточным вращением. Следует обратить внимание, что созвездия при суточном вращении сохраняют своё относительное расположение. Звёздное небо вращается как единое целое, как огромная небесная сфера. Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к звёздам за 23 часа 56 минут 04 секунды. Этот период называют звёздными сутками. Через каждые 23 ч 56 мин 04 сек вид звёздного неба повторяется.

Но это не означает, что если Земля не будет вращаться вокруг своей оси, небо будет оставаться неподвижным. На вид звёздного неба оказывает влияние движение Земли вокруг Солнца. Если бы Земля не вращалась, вид звёздного неба всё равно медленно изменялся бы на протяжении года. Данное явление называют годовым изменением вида звёздного неба. Мы можем наблюдать, что осенью видны лучше всего одни созвездия, зимой — другие и т.д.

Созвездия можно условно разделить по сезонам года на осенние, зимние, весенние и летние. Но это не означает, что осенью можно увидеть только осенние созвездия. Ранним осенним вечером на небе господствуют летние созвездия. С течением времени они склоняются к западу, поднимаются осенние созвездия. Под утро прекрасно видны зимние созвездия.

Вид звёздного неба зависит и от широты места наблюдения. На полюсах Земли звёздное небо вращается так, что ни одна звезда не восходит и не заходит. При движении к экватору количество восходящих и заходящих звёзд нарастает. В средних широтах существуют как восходяще-заходящие звёзды, так и не заходящие и никогда не восходящие. Например, в средних широтах северного полушария Земли созвездия Большой и Малой Медведиц, Кассиопеи никогда не опускаются под горизонт. Но зато никогда не восходят созвездия Южного Креста, Журавля, Жертвенника. На земном экваторе все звёзды восходят и заходят. Если бы не мешал дневной свет, за одни сутки можно было бы увидеть все 88 созвездий.

Созвездия помогают при ориентировке на местности. Особенно полезно научиться находить стороны горизонта по Полярной звезде, поскольку она почти не меняет своего положения на небосводе. Найти Полярную звезду проще всего по ковшу из созвездия Большой Медведицы (если быть точным, то линия проходит чуть левее Полярной звезды) :

Полярная звезда всегда висит над точкой севера. Если встать к ней спиной, то впереди будет юг, слева — восток, а справа — запад.

Некоторые думают, что Полярная звезда — самая яркая звезда на звёздном небе. Но это не так. Самой яркой является Сириус из созвездия Большого Пса. Полярная же является главной навигационной звездой.

Для измерения видимых расстояний между звёздами и также диаметров дисков планет, Солнца и Луны, видимых размеров туманностей и галактик применяют угловую меру. 1 угловой градус содержит 60 угловых минут, а 1 угловая минута содержит 60 угловых секунд. Диаметры дисков Солнца и Луны примерно равны 0,5º.

Работа с ПКЗН.

Все вы знаете, что звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат.

Рассмотрим ПКЗН поподробнее. Она состоит из подвижной и неподвижной части. На подвижной части мы можем увидеть рад созвездий.

В наши дни созвездиями называют определённые участки звёздного неба, разделённые между собой строго установленными границами, с характерной наблюдаемой группировкой звёзд.

На ПКЗН мы можем наблюдать ряд созвездий северного полушария, разделенных между собой пунктирной линией. Например, созвездие Ориона.

Рассмотрев подробнее данное созвездие, мы можем заметить, что практически все звезды обозначены греческими буквами и диаметр звезд при нанесении на карту также отличается. Это связанно с тем, что, рассматривая звездное небо не трудно заметить, что все звезды отличаются по яркости.

В 1603 году немецкий астроном Иоганн Байер предложил свою систему обозначения звёзд, которой мы пользуемся до сих пор. В этой системе название звезды состоит из двух частей: названия созвездия, которому принадлежит звезда, и буквы греческого алфавита. Причём буквенное обозначение, как правило, присваивается в порядке убывания яркости звезды в созвездии.

Однако мы знаем, что из любого правила есть исключения: созвездие Большой медведицы, семь ярких звёзд которого образуют известный Большой Ковш. Обозначение этих звёзд велось просто справа на лево и созвездие Ориона, где звезда β ярче, чем α.

Что же еще можно узнать, работая с ПКЗН.

На ПКЗН все объекты нанесены в экваториальной системе координат, т. К. в ней координаты звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно, так как достаточно далеки от нас.

Координатами данной системы служат склонение и прямое восхождение.

Теперь давайте посмотрим, как используя ПКЗН определить экваториальные координаты α Девы.

Для этого найдем созвездие Девы и в нем звезду α. Для определения прямого восхождения нам необходимо провести луч, проходящий через полюс мира и нашу звезду. Его пересечение с краем карты укажет нам значение данной координаты 13,25

Для определения склонения светила обратим внимание на концентрические окружности, изображенные на карте, и имеющие оцифровку от +90⁰ до -45⁰ на данной карте. Звезда находится между окружностями 0 и -30. С учетом погрешности можно предположить, что склонение данной звезды будет -11 .

А теперь давайте с вами решим обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение звезды равно +27^о, а прямое восхождение — 23^ч00^м. β Пегаса.

Стоит отметить, что картой звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени. Для этого необходимо совместить на неподвижной части карты дату, а на подвижной время. Например, 25 февраля и 5 часов. Те небесные объекты, которые находятся на белом фоне можно наблюдать, прочие нет.

А также с помощью ПКЗН определять моменты восхода и захода звёзд, в том числе и Солнца. Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.

Для определения момента восхода звезды а Волопаса 30 сентября нам необходимо:

1. Совместить восточную часть на подвижной части карты и звезду на неподвижной.

2. Далее на подвижной части звездной карты определить момент восхода. Восход 6,00

Для определения момента захода данной звезды нам необходимо:

1. Совместить западную часть на подвижной части карты и звезду на неподвижной. Заход 21,50

2. И опять же на подвижной части карты посмотреть момент времени.

Аналогичные действия можно выполнять и для Солнца, однако следует помнить, Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере.

Для определения положения Солнца следует провести луч из полюса мира, проходящий через заданную дату, и его пересечение с эклиптикой даст нам положение Солнца.

Таким образом работая с ПКЗН вы можете определить вид звездного неба, моменты восхода и захода звезд и их экваториальные координаты.