§ 2. Звёздное небо

1. Cозвездия и яркие звёзды. На небе в безоблачную ночь сияют мириады звёзд, и, кажется, невозможно разобраться в этой величественной звёздной картине. Вспоминаются вдохновенные строки русского учёного и поэта М. В. Ломоносова:
Открылась бездна звёзд полна,
Звездам числа нет, бездне — дна.
Древние наблюдатели видели на звёздном небе отдельные сочетания ярких звёзд и мысленно объединяли их в различные фигуры. Чтобы было легче ориентироваться на звёздном небе, группам звёзд, или созвездиям, люди присваивали названия животных, птиц, различных предметов. Некоторые фигуры древнегреческие астрономы связали с мифическими героями. В труде «Альмагест» («Великое математическое построение астрономии в XIII книгах», II в. н. э.) греческий астроном Клавдий Птолемей упоминает 48 созвездий. Это Большая Медведица и Малая Медведица, Дракон, Лебедь, Орёл, Телец, Весы и др. Наиболее заметные созвездия у многих народов получили свои названия. Так, древним славянам Большая Медведица представлялась в виде Лося или Оленя. Часто ковш Большой Медведицы сравнивался с повозкой, отсюда и названия этого созвездия: Воз, Телега, Колесница. Ещё в III в. до н. э. древнегреческие астрономы свели названия созвездий в единую систему, связанную с греческой мифологией. Эти названия впоследствии заимствовала европейская наука. Поэтому все созвездия, содержащие яркие звёзды и видимые в средних широтах Северного полушария Земли, получили имена героев древнегреческих мифов и легенд(например, созвездия Цефея, Андромеды, Пегаса, Персея). Их изображения можно найти на старинных звёздных картах: Большая Медведица и Малая Медведица, небесный охотник Орион, голова звёздного быка — Тельца и др. (рис. 6).

А, к примеру, созвездие Кассиопеи, названное в честь мифической царицы (рис. 7), белорусам представлялось в виде двух косцов, косящих траву (рис. 8).

На современных астрономических картах нет рисунков мифических образов созвездий, но сохранены их древние названия. Менее яркие созвездия были названы европейскими астрономами в XVI—XVIII вв. Все созвездия Южного полушария (невидимые в Европе) получили названия в эпоху Великих географических открытий, когда европейцы начали осваивать Новый свет. Однако с течением времени сложилась непростая ситуация — в разных странах использовались различные карты созвездий. Возникла необходимость унифицировать разделение звёздного неба. Окончательное число и границы созвездий были определены на ассамблеях Международного астрономического союза в 1922 и 1928 гг. Вся сферическая поверхность звёздного неба была условно разделена на 88 созвездий. В настоящее время под созвездием понимается участок звёздного неба с характерной наблюдаемой группировкой звёзд. Эти площадки созвездия носят названия либо древнегреческих созвездий, которые находились (или находятся) в современных границах, либо названия, присвоенные европейскими астрономами. Для облегчения запоминания и поиска созвездий в учебниках по астрономии и астрономических атласах яркие звёзды, составляющие созвездия, соединены условными линиями в узнаваемые на небе фигуры. Созвездия, звёзды которых образуют легко выделяемую на звёздном фоне конфигурацию, или те, которые содержат яркие звёзды, относятся к главным созвездиям (рис. 9). Над горизонтом на ясном звёздном небе невооружённым глазом можно увидеть около 3000 звёзд. Они различаются по своему блеску: одни заметны сразу, другие едва различимы. Поэтому ещё во ІІ веке до н. э. Гиппарх, один из основоположников астрономии, ввёл условную шкалу звёздных величин. Самые яркие звёзды были отнесены к 1-й величине, следующие по блеску (слабее примерно в 2,5 раза) считаются звёздами 2-й звёздной величины, а самые слабые, видимые только в безлунную ночь, — звёздами 6-й величины. Многим ярким звёздам древнегреческие и арабские астрономы дали названия: Вега, Сириус, Капелла, Альтаир, Ригель, Альдебаран и др.

В дальнейшем яркие звёзды в созвездиях стали обозначать буквами греческого алфавита, как правило, по мере убывания их блеска. С 1603 г. действует предложенная немецким астрономом Иоганном Байером система обозначений звёзд. В системе Байера название звезды состоит из двух частей: из названия созвездия, которому принадлежит звезда, и буквы греческого алфавита. При этом первая буква греческого алфавита α соответствует самой яркой звезде в созвездии, β — второй по блеску звезде и т. д. Например, Регул — α Льва — это самая яркая звезда в созвездии Льва, Денебола — β Льва — вторая по блеску звезда в этом созвездии. По мере развития науки и в связи с изобретением телескопов количество исследуемых звёзд всё увеличивалось. Для их обозначения уже не хватало букв греческого алфавита. И тогда звёзды начали обозначать латинскими буквами. Когда же закончились и они, звёзды стали обозначать цифрами (например, 61 Лебедь).
2. Видимое суточное движение звёзд. При наблюдении звёздного неба на протяжении одного-двух часов мы убеждаемся в том, что оно вращается как единое целое таким образом, что с одной стороны звёзды поднимаются, а с другой — опускаются. Для нас, жителей Северного полушария, звёзды поднимаются с восточной части горизонта и смещаются вправо. Далее они достигают наивысшего положения в южной части неба и затем опускаются в западной части горизонта. В течение суток звёздное небо со всеми находящимися на нём светилами совершает один оборот. Таким образом, видимое суточное вращение звёздного неба происходит с востока на запад, если стоять лицом к югу, т. е. по часовой стрелке. В северной части неба можно отыскать Полярную звезду. Кажется, что всё небо вращается вокруг неё (рис. 10).

На самом же деле вокруг своей оси вращается Земля с запада на восток, а весь небосвод вращается в обратном направлении с востока на запад. Полярная звезда для данной местности остаётся почти неподвижной и на одной и той же высоте над горизонтом. Очевидно, что суточное движение звёзд (светил) наблюдаемое кажущееся явление вращения небесного свода — отражает действительное вращение земного шара вокруг оси.
3. Основные точки, линии и плоскости небесной сферы. Нам кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и одинаково удалены от наблюдателя. На самом деле они находятся от нас на различных расстояниях. Поэтому воображаемую поверхность небосвода стали называть небесной сферой. Небесная сфера — это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой в зависимости от решаемой задачи совмещается с той или иной точкой пространства. Центр небесной сферы может быть выбран в месте наблюдения (глаз наблюдателя), в центре Земли или Солнца и т. д. Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений, для изучения взаимного расположения и движения космических объектов на небе.

На поверхность небесной сферы проецируются видимые положения всех светил, а для удобства измерений строят на ней ряд точек и линий. Например, некоторые из звёзд «ковша» Большой Медведицы находятся далеко одна от другой, но для земного наблюдателя они проецируются на один и тот же участок небесной сферы (рис. 11). Прямая, проходящая через центр небесной сферы (рис. 12) и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения, называется отвесной или вертикальной линией. Она пересекает небесную сферу в точках зенита (верхняя точка пересечения отвесной линии с небесной сферой) и надира (точка небесной сферы, противоположная зениту). Плоскость, проходящая через центр небесной сферы и перпендикулярная отвесной линии, называется плоскостью истинного или математического горизонта. Большой круг небесной сферы, проходящий через зенит, светило и надир, называется кругом высоты, вертикальным кругом или просто вертикалом светила. Ось мира — прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли, пересекающая небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках.

Точка пересечения оси мира с небесной сферой, вблизи которой находится Полярная звезда, называется Северным полюсом мира, противоположная точка — Южным полюсом мира. Полярная звезда отстоит от Северного полюса мира на угловом расстоянии около 1° (точ-нее 44). Большой круг, проходящий через центр небесной сферы и перпендикулярный оси мира, называют небесным экватором. Он делит небесную сферу на две части: Северное полушарие с вершиной в Северном полюсе мира и Южное — с вершиной в Южном полюсе мира. Круг склонения светила — большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило. Суточная параллель — малый круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира. Большой круг небесной сферы, проходящий через точки зенита, надира и полюсы мира, называется небесным меридианом. Небесный меридиан пересекается с истинным горизонтом в двух диаметрально противоположных точках. Точка пересечения истинного горизонта и небесного меридиана, ближайшая к Северному полюсу мира, называется точкой севера. Точка пересечения истинного горизонта и небесного меридиана, ближайшая к Южному полюсу мира, называется точкой юга. Линия, соединяющая точки севера и юга, называется полуденной линией. Она лежит на плоскости истинного горизонта. По направлению полуденной линии падают тени от предметов в полдень. С небесным экватором истинный горизонт также пересекается в двух диаметрально противоположных точках — точке востока и точке запада. Для наблюдателя, стоящего в центре небесной сферы лицом к точке севера, точка востока будет расположена справа, а точка запада — слева. Помня это правило, легко ориентироваться на местности. Видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. В плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца, т. е. её орбита. Она наклонена к небесному экватору под углом 23 27 и пересекает его в точках весеннего (около 21 марта) и осеннего (около 23 сентября) равноденствия (рис. 13).

Главные выводы:

1. Созвездие — участок неба с характерной наблюдаемой группировкой звёзд и других постоянно находящихся в нём астрономических объектов, выделенный для удобства ориентировки и наблюдения звёзд.

2. Шкала звёздных величин, предложенная Гиппархом, позволяет различать звёзды по своему блеску.

3. Наблюдаемое суточное движение звёзд является отражением действительного вращения Земли вокруг своей оси.

4. Небесная сфера — воображаемая сфера произвольного радиуса с центром в выбранной точке пространства.