Из учебника Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия

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