Любительская астрономия. Люди, открывшие небо

Для наблюдений любителю астрономии необходимы карты звездного неба. Они бывают разных типов. На некоторых из них показаны линии, соединяющие яркие звезды созвездий. Такие карты призваны помочь начинающему любителю лучше ориентироваться на небе. Другие карты не содержат этих линий, но на них нанесены границы созвездий (то есть участки небесной сферы, которые они занимают), а также небесные координаты. На них могут быть обозначены звезды, которые тусклее тех, что видны невооруженным глазом, а также туманности, галактики и звездные скопления. Такие карты предназначены для наблюдений с помощью телескопа или другого оптического прибора.

Небесные координаты

Чтобы отыскать на карте, а затем на небе нужную нам звезду или другой объект и навести на него телескоп, необходимо знать систему небесных координат. Существуют две системы небесных координат: горизонтальная и экваториальная.

Карта околополярных созвездий

В горизонтальной системе координат положение светила отсчитывается относительно плоскости горизонта. Основные точки в этой системе координат — стороны света (север, юг, восток и запад), зенит (точка над головой наблюдателя) и надир (точка под ногами). Положение светила относительно сторон света называют азимутом, а положение относительно горизонта — высотой. И то и другое измеряется в угловых градусах.

Горизонтальная система координат

Однако при видимом вращении небесной сферы высота и азимут светил непрерывно меняется, поэтому такая система непригодна для составления карт. Для этого используется экваториальная система координат. Основная плоскость в ней — плоскость небесного экватора, проекция на небесную сферу земного экватора. Проекции земных полюсов на небесную сферу называются полюсами мира. Вблизи северного полюса мира находится Полярная звезда, которая достаточно ярка — она имеет 2 звездную величину. Вблизи же южного полюса мира нет таких ярких светил; направление на него можно определить по созвездию Южный Крест, которое расположено намного дальше от него, чем Полярная звезда от Северного.

Экваториальная система координат

Кроме того, на небесной сфере есть эклиптика — большой круг, по которому происходит годичное движение Солнца по зодиакальным созвездиям. Эклиптика представляет собой своеобразную проекцию земной орбиты на небесной сфере.

Аналог земной широты называется склонением и отсчитывается от небесного экватора к полюсам мира. Аналог земной долготы отсчитывается от точки весеннего равноденствия — одной из двух точек, где эклиптика пересекается с небесным экватором.

Изменение вида звездного неба в зависимости от места, времени суток и года

Как мы уже знаем, из-за вращения Земли вокруг своей оси звезды непрерывно движутся по небосклону, описывая окружности вокруг полюсов мира. Если смотреть на их вращение с полюсов Земли, то полюс мира окажется у нас над головой, в зените, а звезды будут двигаться параллельно горизонту, не заходя за него. Наблюдателю будет доступно только одно полушарие небесной сферы — звезды другого никогда не восходят над горизонтом.

На экваторе Земли картина совсем иная. Через зенит проходит линия небесного экватора, а оба полюса мира лежат на линии горизонта в точках севера и юга. Все звезды восходят и заходят, двигаясь по небу под прямым углом к горизонту. По мере вращения небесной сферы в течение года на экваторе мы можем видеть над горизонтом все звезды обоих небесных полушарий.

В средних географических широтах Земли картина промежуточная между полюсом и экватором. Полюс мира виден на высоте, равной географической широте места (скажем, для Москвы это 56°). Небесный экватор наклонен к горизонту и приподнимается над ним тем выше, чем ближе местность к географическому экватору, и тем больше звезд другого полушария мы можем видеть. Часть звезд на небе восходят и заходят, а часть, расположенная близко к полюсу мира, в так называемой околополярной зоне, не заходят. Граница зоны незаходящих звезд уменьшается по мере приближения к экватору и опускания полюса мира к горизонту.

Помимо вращения вокруг своей оси, Земля движется по орбите вокруг Солнца, которое тоже видно на фоне звездного неба. Конечно, днем мы не можем видеть звезды возле Солнца, но на потемневшем небе те из них, которые расположены ближе всего к нему, первыми заходят ранним вечером и последними восходят перед рассветом.

Но по мере движения Земли каждый день Солнце немного смещается на небе, и звезды видно уже немного в другом месте. За сутки оно проходит по эклиптике путь примерно в 1 угловой градус. Чтобы повернуться на такой угол, Земле требуется 4 минуты. И значит, звезды восходят и заходят каждые сутки на 4 минуты раньше, при этом вечерние звезды приближаются к Солнцу, а утренние — отдаляются от него. (На языке астрономов: звездные сутки на 4 минуты короче солнечных).