Из учебника Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия
реклама
11. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ 3. СОЗВЕЗДИЯ. ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ . НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ 1. Созвездия. Знакомиться со звездным небом надо в безоб­ лачную ночь, когда свет Луны не мешает наблюдать слабые звезды. Прекрасна картина ночного неба с рассыпанными по не­ му мерцающими звездами. Число их кажется бесконечным. Но так только кажется, пока вы не приглядитесь и не научитесь на­ ходить на небе знакомые группы звезд, неизменных по своему взаимному расположению . Эти группы, названные с о звезд и я­ м и, люди выделили тысячи лет назад. Под созвездием понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Все небо разделено на рактерному для 88 них созвездий, которые можно находить по ха­ расположению звезд. Многие созвездия сохраняют свое название с глубокой древ­ ности. Некоторые названия связаны с греческой мифологией , например Андромеда, Персей, Пегас, некоторые- с предметами, которые щшоминают фигуры, образуемые яркими звездами со­ звездий: Стрела, Треугольник, Весы и др . званные именами животных, например Есть созвездия, на­ Лев, Рак, Скорпион. Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их яр­ чайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру, как пока­ зано на звездных картах (см . звездную карту в приложении VII, а также рис. 6, 7, l О) . В каждом созвездии яркие звезды издав­ на обозначали греческими буквами 1 , чаще всего самую яркую звезду созвездия - буквой а, затем буквами ~. у и т . д. в порядке алфавита по мере убывания яркости; например, Полярная звезда есть а созвездия Малой Медведицы. На рисунках 6 и 7 показаны расположение главных звезд Большой Медведицы и фигура этого созвездия, как его изобра­ жали на старинных звездных картах (способ нахождения Поляр­ ной звезды знаком вам из курса географии). Невооруженным глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3000 звезд . В настоящее время астрономы определили точное местоположение нескольких миллионов звезд, измерили приходящие от них потоки энергии и составили списки­ каталоги 2. этих звезд. Видимая яркость и цвет звезд. Днем небо кажется голу­ бым оттого, что неоднородности воздушной среды сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света. 1 Греческий алфавит дан в приложении 11. 10 Вне пределов земной атмосферы небо всегда черное, и на нем можно наблюдать звезды и Солнце одновременно. Звезды имеют разную яркость и цвет: белый, желтый, крас­ новатый . Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце от­ носится к желтым звездам. Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Б е­ л ы е звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (видны летом и осенью), Сириус - ярчайшая звезда неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в со­ звездии Скорпиона (виден летом); желт а я Капелла в созвез­ дии Возничего (видна зимой) 1 • Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й ве­ личины, а самые слабые, видимые на пределе зрения,- звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась и в на­ стоящее время . К истинным размерам звезд термин «звездная ве­ личина» (обозначается буквой т) отношения не имеет, она ха­ рактеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Принято, что при разности в одну звездную величину видимая яркость звезд отличается примерно в 2,5 раза. Тогда разность в 5 звездных величин соответствует различию в яркости ровно в 100 раз. Так, звезды 1-й величины в 100 раз ярче звезд 6-й вели­ чины . Современные методы наблюдений дают возможность обна­ ружить звезды примерно до 25-й звездной величины. Точные измерения показывают, что звезды имеют как дроб­ ные, так и отрицательные звездные величины, например: для Альдебарана звездная величина m= 1,06, для Веги m=0,14, для Сириуса m=-1,58, для Солнца m=-26,80. 3. Видимое суточное движе­ ние звезд. Небесная сфера. Рис. 6. Фигура созвездия Большой Медведицы (со старинной звездной Из-за осевого вращения Земли звезды нам кажутся карты), его современные границы переме­ указаны щающимися по небу. Если стать лицом к южной стороне горизонта и наблюдать суточ­ ное движение широтах звезд северного в средних полушария Земли, то можно заметить, что звезды восходят на стороне горизонта, восточной поднимают­ ся выше всего над южной сто­ роной горизонта и заходят на западной стороне, т . е. они дви­ жутся 1 слева напр·аво, по ходу Названия ярких звезд даны в !lрнnожении IV. 11 пунктиром. Рис . 7. Созвездия Большой и Малой Медведицы и изменение их положения относительно горизонта при суточном вращении неба. часовой стрелки (рис. 8). При внимательном наблюдении можно заметить, что Полярная звезда почти не меняет положения отно­ сительно горизонта. Все же другие звезды описывают в течение суток полные круги с центром вблизи Полярной . В этом можно легко убедиться, проделав в безлунную ночь следующий опыт . Фотоаппарат, установленный на «бесконечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим в этом положении. Откро­ ем затвор при полностью открытом объективе на полчаса или час. Проявив полученный таким образом снимок, увидим на нем концентрические дуги - следы путей звезд (рис. 9). Общий центр этих дуг - точка, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, условно наз.ь1вается се в ер н ы м мир а. Полярная звезда к нему очень близка (рис. пол юсом 10). рально противоположная ему точка называется южным сом мир а. находится Диамет­ полю­ Для наблюдателя северного полушария Земли он под горизонтом. Явления суточного движения звезд удобно изучать, восполь­ зовавшись математическим построением - небе с ной сферой, т. е . воображаемой сферой произвольного радиуса, центр кото ­ рой находится в точке наблюдения. На поверхность этой сферы проецируют видимые положения всех светил, а для удобства из­ мерений строят ряд точек и линий (рис. 11). Так, отвесная ли­ ния ZCZ', проходящая через наблюдателя, пересекает небо над головой в точке зенит а Z. Диаметрально противоположная точ ­ ка Z' называется н ад и ром. Плоскость ( N Е S W), перпендику­ лярная отвесной линии ZZ', является пл о с к о ст ь ю гор из он­ т а - эта плоскость касается поверхности земного шара в точке, где расположен наблюдатель (точка С на рис . 12) . Она делит поверхность небесной сферы на две полусферы: видцмую, все 12 itиc. 8. При суточном вращении неба звезды в восточной стороне неба rмrремещаются вправо и вверх. точки которой находятся над горизонтом, и невидимую, точки ко­ торой лежат под горизонтом. Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полюса мира (Р и Р') и проходящую через наблюдателя (С), на­ зывают о с ь ю мир а (рис. 11). Ось мира для любого наблюдате­ ля всегда будет параллельна оси вращения Земли (рис . 12) . На горизонте под северным полюсом мира лежит то ч к а се в ер а N (с~. рис. 11 и 12), диаметрально противоположная ей точка S точка юга . Линия NCS называется полуденной линией (рис. 11), так как вдоль нее на горизонтальной плоскости в полРис. 9. ·.области к&мерой Фотография неба, с - экспозицией ",,,. :._ -.......... 1 . ,' ,, -- Рис. околополярной снятая неподвижной около часа. -, '\ ' ""' / / / 1О . Созвездия в окрестности Полярной звезды. / 13 z· (Надир) Рис . 11 . Основные точки и линии Рис. небесной сферы. 12. Соотношение между линиями и плоскостями на небесной сфере и на земном шаре . день падает тень от вертикально поставленного стержня. (Как на местности провести полуденную линию и как по ней и по Поляр­ ной звезде ориентироваться по сторонам горизонта, вы изучали в V классе в курсе физической географии.) Точки в о ст о к а Е и запад а W лежат на линии горизонта. Они отстоят от точек се­ вера N и юга S на 90°. Через точку N, полосы мира, зенит Z и точку S проходит плоскость небесного меридиана (см . рис. 11), совпадающая для наблюдателя С с плоскостью его географического меридиана (см. рис . 12). Наконец, плоскость (QWQ'E), проходящая через центр сферы (точку С) перпенди­ кулярно оси мира, образует плоскость небе с ног о эк ват о р а, параллельную плоскости земного экватора (см. рис . 12) . Небес­ ный экватор делит поверхность небесной сферы на два полуша­ рия: се верное с вершиной в северном полюсе мира и южное с вершиной в южном полюсе мира. 4. Звездные карты и небесные координаты. Чтобы сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости , надо знать координаты звезд. Координаты звезд относительно гори­ зонта, например высота, хотя и наглядны, но непригодны для составления карт, так как все время меняются. Надо использо­ вать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Такой системой координат является эк ват о­ ри аль на я с ист ем а, она так названа потому , что экватор служит той плоскостью, от которой и в которой производятся от­ счеты координат. В этой системе одной 14 координатой является угловое расстояние светила от небесного экватора, называе­ мое склонением б (рис. 13). Оно меняется в пределах +90° и считается северу от положительным экватора и к отрица­ тельным к югу. Склонение ана­ логично географической ши­ роте. Вторая координата анало­ гична географической долготе и называется пр я м ы м х о ж д е н и е м в о с­ а. Прямое восхождение свети­ ла М измеряется углом между плоскостями больших кругов, один проходит через мира и светило другой - данное Рмс. полюсы через полюсы М, мира 13. Экваториальные координаты. а и точку весеннего равно­ де нс тв и я У, лежащую на экваторе (см. рис . 13). Так назвали эту точку потому, что в ней Солнце бывает (на небесной сфере) весной 20-21 марта, когда день равен ночи. Прямое восхождение отсчитывают по дуге небесного эквато­ ра от точки весеннего равноденствия против хода часовой стрел­ ки, если смотреть с северного полюса. Оно изменяется в пределах от О до 360° и называется прямым восхождением потому, что звезды, расположенные на небесном экваторе, восходят (и захо­ дят) в порядке возрастания их прямого восхождения. Поскольку это явление связано с вращением Земли, то прямое восхождение принято выражать не в градусах, а в единицах времени. За 24 ч Земля (а нам кажется, что звезды) совершает один оборот - 360°. Следовательно, 360"0 соответствуют 24 ч, 1°-4 мин, 15'-1 мин, 15"-1 с. Например, 90° а 7 ч 18 мин - 109°30'. тог да 15° -1 6 составляют ч, ч, В единицах времени прямое восхождение обозначается на координатной сетке звездных карт, атласов и глобусов, в том числе и на карте, приложенной к учебнику и «Школьному астро­ fюмическому календарю». У.ПРАЖНЕНИЕ 1. 2. 1 Что характеризует звездная величина? Есть ли различие между северным полюсом мира и точкой севера? З. Выразите ЗАдАНИЕ 9 ч 15 мин 11 с в градусной мере. 1 1. По приложению VI 1 ознакомьтесь с обращением и монтажом подвижной карты звездного неба . 15
