Звёздное небо
Астрономия является одной из древнейших наук. Предметом изучения астрономии является огромное количество объектов, от метеорных песчинок, которые сгорают в атмосфере Земли до необъятных просторов Вселенной. В зависимости от изучаемой области астрономии, её разделяют на отдельные части. Одним из разделов в курсе общей астрономии является Сферическая астрономия или как её ещё называют Астрометрия. Она изучает положение и вращение Земли, движение небесных объектов, путём измерения углов на небе, для чего необходимы длительные наблюдения небесных тел. Главными целями Сферической астрономии является:
— Установление систем небесных координат;
— Получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности вращения Земли.
Сферическая астрономи я , разрабатывает математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил со временем.
Главными элементами Сферической астрономии ещё с древности считаются:
Звёзды и их расположение на небе. Невооружённым глазом в ночном небе в одном полушарии, мы можем увидеть 3000 звёзд, а в обоих полушариях 6000 звёзд.
Созвездия – звёзды, объединённые в одну группу, для удобства ориентира в небе и навигации на Земле. Зачастую, имеющие свои названия из слагаемых легенд за умозаключительную схожесть с мифическими персонажами. Все небо разделено на 88 созвездии, которые можно найти по характерному для них расположению звезд. Созвездия находят, мысленно соединяя их ярчайшие звезды прямыми линиями в некую фигуру. В каждом созвездии яркие звезды издавна обозначали греческими буквами, самую яркую α (альфа), далее β (бета), γ и т.д. по алфавиту в порядке убывания яркости звезд. Например, Полярная — это α Малой Медведицы. Зная α Большой Медведицы, можно без особого труда отыскать Малую Медведицу. Если зрительно провести прямую линию от β к α Большой Медведицы, они укажут на полярную звезду. Самые яркие звезды северного полушария: α созвездия Лиры – звезда Вега, α Волопаса – Арктур, а в южном полушарии и на всем небе α Большого Пса – Сириус. К наиболее ярким звездам летнего периода относят: белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла и Денеб в созвездии Лебедь, видны летом и осенью – так называемый летний треугольник.
Зодиакальные созвездия – созвездия, которые находятся на линии годичного движения Солнца – эта линия называется эклиптика. В каждом из них, Солнце находится около месяца. Сегодня принято считать, что зодиакальных созвездий 12, но на самом деле Солнце в своём движении пересекает 13 созвездий. 13 созвездие называется Змееносец и находится между созвездиями Скорпион и Стрелец, но для удобства оно было убрано из числа зодиакальных.
Все звезды кажутся одинаково далёкими от нас, но истинное расстояние до них различно, и определить его можно только путем очень точных измерений и расчетов. Из-за осевого вращения Земли, звезды нам кажутся перемещающимися по небу, но при внимательном наблюдении можно заметить, что Полярная звезда почти не меняет своего положения относительно горизонта. Другие же звезды описывают в течении суток полный круг с центром вблизи Полярной. Это можно легко проверить, проведем небольшой опыт. Необходимо закрепить на штативе фотоаппарат, навести его на полярную звезду, и поставить длительную выдержку. В результате, мы получим фото, на котором увидим концентрические дуги – следы путей звезд. Общий центр этих дуг – точка, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, условно называется северным полюсом мира. Диаметрально противоположная ему точка называется южным полюсом мира. Вращение звёзд происходит с Востока на Запад.
История астрономии
С тех самых пор, когда люди стали объединяться в группы, возникало множество проблем и вопросов, связанных с окружающим миром и природными явлениями, которые, так или иначе, влияли на жизнь человека. Вплоть до XIX века, астрономия была ограничена рамками познаний лишь в пределах Солнечной системы, объекты, находившиеся за её пределами и тем более за пределами нашей Галактики, были недосягаемы для изучения, и представления о них были лишь умозаключительными. Историческое развитие в астрономии заключается в том, что она формировалась, как наука вместе с изменяющейся в разные периоды общественной жизнью и культурой. В каждой народности были свои культура, мифы и обычаи, свои первооткрыватели, которые вносили вклад, делая открытия и давая объяснения тем или иным событиям, связанным с проявлениями природы и окружающего мира. Астрономия была необходима для охотников и мореплавателей, знание о расположении звёзд давало возможность для ориентации и навигации. Но для этого были необходимы длительные и регулярные наблюдения за светилами. Несмотря на то, что знание древних египтян о небесных светилах отставало от вавилонских, в задаче счёта времени жрецы Египта ушли вперёд. С развитие земледелия, возникает календарь (Рис.2), в котором год состоял из 12 месяцев, а месяц из 30 дней с добавочными 5 днями. Впоследствии этот календарь был положен в основу юлианского календаря, созданного в эпоху Древнего Рима.
Египтяне установили продолжительность года и создали систему летоисчисления.
…«Мир не только сфера, — говорит Платон. — Но сфера эта совершенна; Творец позаботился о том, чтобы поверхность ее была абсолютно гладкой, и это не без причин…»…
Длительные наблюдения светил помогли создать календарь, но привели к вопросу, который долгое время не находил ответа, что же находится в центре Земля или Солнце? Вопрос повис на многие столетия.
К VI в. до н.э. развитие культуры и науки в Европе способствовали созданию философских школ. Так известный древнегреческий философ и математик Пифагор (570-490 г. до н.э.) основал религиозно-философскую школу пифагорейцев. Он связывал сущность мира с соотношениями между числами. Пифагор считал, что Земля шарообразна и находится в центре, а Солнце, Луна и планеты вращаются вокруг неё. Т.е. он был приверженцем геоцентрической системы мира.
Вопросов, которые бы решала сферическая астрономия очень много, помимо центра мира, неразрешимым вопросом было узнать расстояния до этих светил. Аристарх Самосский (310-230 гг. до н.э.) внёс огромный вклад в науку, он первый, кто задался вопросом о размерах и расстоянии до Луны и Солнца. Из всех сочинений Аристарха Самосского до нас дошло только одно, «О величинах и расстояниях Солнца и Луны». Поставив перед собой сложные задачи, он сам пытался их разрешить. К тому времени уже было представление о том, что Луна вращается вокруг Земли, во время затмений Луна заходит в тень Земли. Аристарх в доказательство своих теорий пользовался геометрическими теоремами, а условие теорем называл гипотезами.
В эпоху средневековья с рассветом культуры ислама, на востоке происходит большой научный подъём. Правители халифата были образованными людьми, и они способствовали развитию науки и образования для поддержания и развитости культуры в обществе. Астрономия и медицина были приоритетными науками. Вначале IX в. Аль-Мамун создал в Багдаде «Дом Мудрости» в котором находилась огромная библиотека и обсерватория. Он был похож на созданный в Александрии «Музей», который так же является прообразом «Академии Наук». Там учёные разных национальностей и конфессий занимались изучением древних сочинений – философии, астрономии, медицины, а так же занимались переводом литературы на арабский язык. Для решения сферических треугольников в IX-X веках исламскими математиками и астрономами был создан математический аппарат – сферическая тригонометрия — и инструмент, моделирующий преобразование координат – астролябия. Современной усовершенствованной астролябией является подвижная карта неба.
Классик персидской литературы Омар Хайям (1048 – 1122 гг. н.э.), автор знаменитых четверостиший – рубай, был астрономам. По его предложению был введён на Востоке один из самых точных календарей с високосными годами. Ошибка календаря была ничтожно малой – сутки за 4 500 лет.
Внук Тимура Улугбек (1394-1449 гг. н.э.) в 15 лет стал правителем Самарканда и прилегавших областей. При нём были сооружены грандиозные здания учебных заведений (Медресе). Он, с раннего детства пользуясь огромной библиотекой своего деда для самообразования, и оказался просвещённым правителем. В построенных в 1420 г. зданиях Медресе он основал университет, для преподавания в который были приглашены известные учёные, в том числе и астрономы. Через несколько лет, недалеко от Самарканда была создана большая обсерватория «Дворец наук», главным инструментом которой был огромный квадрант (по некоторым сведениям секстант). Часть его находилась в высеченной в скале траншее, а другая часть снаружи. Наземная часть дуги возвышалась над поверхностью земли приблизительно на двадцать метров, а глубина траншеи, в которой расположена сохранившаяся до нашего времени часть дуги (от 57 до 80 ), равна одиннадцати метрам. Квадрант размещался в плоскости меридиана и использовался для наблюдений кульминации и измерении угловых расстояний Солнца, Луны, планет и опорных звёзд. Точность наблюдений доходила до 1 После восьми лет наблюдений Улугбек составил каталог более 1000 звёзд, 700 попали в него впервые.
Знаменитый датский астроном Тихо Браге (1546-1601 гг. н.э.)– был искуснейшим наблюдателем дотелескопического периода. Каждую ясную ночь он проводил наблюдения, и это позволило ему составить очень точный звёздный каталог и собрать обширные данные наблюдений планеты Марс. Как лучший наблюдатель дотелескопической эры Тихо Браге достиг необходимой точности для обнаружения строгих закономерностей в движении планет.
Источник
Созвездия
Созвездия – группы звёзд, занимающие определённые участки на небе и образующие какую-нибудь фигуру. Созвездия обычно они образуются самыми яркими звёздами, видимыми невооруженным глазом, хотя фигуры эти иногда сложно уловить, а некоторые бесформенные и тусклые.
Например, самые известные созвездия, о которых знают многие – Большая и Малая Медведицы, Орион, Лебедь. Обе Медведицы легко находятся на небе благодаря форме в виде ковша, образуемой самыми яркими звёздами этих созвездий. Орион похож на песочные часы с тремя звездами в средней части. Лебедь похож на огромный крест.
Фигуры созвездий – воображаемые, они просто помогают лучше их запомнить и находить на небе. Каждая звезда на самом деле существует сама по себе и никак не связана с другими. Две звезды одного созвездия, на небе расположенные вплотную, на самом деле могут быть удалены от нас на очень разное расстояние – одна на десяток световых лет, а другая – на тысячу.
Поэтому разделение звёзд на созвездие – чисто условное, для удобства поиска и картографирования. Так вода на Земле условно разделена на океаны, хотя все они образуют один Мировой океан. Но в древности люди в самом деле видели в звёздных россыпях фигуры людей и животных, и давали им имена. Многие из них дошли и до нашего времени, а границы созвездий разделяют эти фигуры.
Интересные факты о созвездиях
- Созвездия известны с древних времён – каждый народ видел в скоплениях звёзд что-то особенное и давал ему имя. Сейчас официально существует 88 созвездий, и их список был утвержден окончательно к 1930 году. 48 из них были известны еще во времена Птолемея, жившего во II веке н.э.
- Названия созвездий давались по принципу, какая фигура виделось среди звёзд. Обычно это были фигуры древнегреческих героев мифов или зверей – Лев, Дракон, Геркулес, Андромеда, Персей, и многие другие. Некоторые созвездия назывались по форме предметов, если у них был оригинальный вид – Северная Корона, Южный Крест.
- Лишь 58 созвездий имеют самую яркую звезду – альфу, у которой есть собственное имя. У остальных альфа настолько слабая, что имени ей не дали.
- Самое большое созвездие – Гидра, занимающее огромную площадь на небе в 1303 квадратных градуса. Самое маленькое – Южный Крест, расположившееся всего на 68 квадратных градусах.
- Самое известное созвездие – Большая Медведица, благодаря запоминающейся форме, образованной довольно яркими звёздами. Оно ненамного меньше Гидры – занимает 1280 квадратных градусов.
- Некоторые созвездия содержат множество интересных объектов для наблюдений как невооружённым глазом, так и с биноклем или любительским телескопом. В них есть звёздные скопления, переменные и двойные звёзды, галактики, туманности. А в некоторых созвездиях совершенно нет ничего примечательного для астронома-любителя.
Карты звёздного неба и созвездий
Звёздное небо огромно, и чтобы не запутаться в нём, следует сначала ознакомиться с самими созвездиями. Для этого есть много различных звёздных карт и атласов. Один из них, подходящий для наблюдений невооружённым глазом и в бинокль, вы можете скачать здесь. Распечатайте его на принтере и сможете брать с собой на улицу.
Очень хорошо помогает искать созвездия на небе виртуальный планетарий Stellarium. Это, пожалуй, самая популярная астрономическая программа для компьютеров на Windows. Она показывает вид неба для определённого места в текущий момент или в любое другое время. В ней можно посмотреть положение не только созвездий, но и Луны, планет, комет и многое другое. Есть версия для смартфонов и планшетов на Андроиде.
Созвездия в программе Stellarium.
Чем астеризмы отличаются от созвездий
Астеризмы – выделяющиеся на небе простые фигуры, которые помогают в поиске различных объектов. Они состоят из воображаемых линий, проходящих через удачно расположившиеся звёзды. Эти звёзды могут принадлежать одному или разным созвездиям. То есть астеризм может быть частью созвездия.
Например, один из самых известных астеризмов – Большой Летний Треугольник, вершины которого составляют яркие звёзды Вега, Денеб и Альтаир – альфы Лиры, Лебедя и Орла. Эти три ярчайших звезды летнего неба в самом деле образуют практически равнобедренный треугольник, очень хорошо заметный.
Еще один известный астеризм – Большой Ковш созвездия Большой Медведицы. Да, это всего лишь астеризм, само созвездие гораздо больше, а Ковш – лишь его часть. Но эта часть очень заметна и в самом деле похожа на ковш.
Астеризм «W» созвездия Кассиопеи тоже не менее известен – каждый его видел и сравнивал именно с этой буквой. И это тоже лишь часть созвездия.
Пояс Ориона, составленный из трёх звёзд, расположенных в ряд – тоже известный многим астеризм.
На самом деле астеризмов на небе очень много. Все они образуют простые фигуры, которые легко запоминаются. Они облегчают поиск разных объектов или созвездий на небе. Например, Летний треугольник находится с первого взгляда, а в его вершинах – главные звёзды сразу трёх созвездий. Другой пример – по ковшу Большой Медведицы легко находится Полярная звезда.
Астеризм может быть частью одного созвездия или состоять из звёзд разных созвездий. Фигуры созвездий тоже построены на астеризмах.
Созвездия зимнего, весеннего, летнего и осеннего неба
Земля в течении года совершает полный оборот по своей орбите, поэтому ночью мы можем видеть на небе разные созвездия. Конечно, если бы у нас круглые сутки была ночь, то мы могли бы видеть все созвездия в течение суток. Но мы имеем еще и день, поэтому ночью картина постепенно меняется.
В зависимости от того, в какое время года созвездие видно лучше всего, оно может относиться к зимним, весенним, летним или осенним. Так, Орион – типично зимнее созвездие, так как появляется на востоке поздней осенью и лучше всего видно в середине зимы, а весной скрывается на западе.
Созвездия, расположенные у полюсов, называются полярными, и видны круглый год. Меняется лишь их высота над горизонтом.
Сколько созвездий на небе
Официально Международным астрономическим союзом в 1930 году установлен список из 88 созвездий, из которых 13 относятся к зодиакальным. Именно им мы сейчас и пользуемся. Также были определены границы каждого созвездия в современном виде – их прорисовал бельгийский астроном Эджен Деппорт. Изменять этот список больше не планируется.
Но так строго было далеко не всегда. Раньше каждый народ имел свою мифологию и легенды, и созвездия у них были разными. Да и потом астрономы тоже неоднократно пытались внести свои правила – разделить одни созвездия и добавить другие.
Например, раньше было одно большое созвездие, которое называлось Корабль Арго, самое большое из всех. Но в XIII веке французский астроном Лакайл разделил его на три части – Корму, Паруси Киль, да еще добавил Компас. И стало вместо одного четыре созвездия.
А в 1799 году еще один известный французский астроном Жером де Лаланд решил создать созвездие Кошки, на том основании, что он любит кошек, и в награду за многолетние труды может позволить себе поместить кошку на небо. Мало того, такое созвездие на самом деле создали рядом с Гидрой, оно долго существовало и изображалось в атласах того времени. В 1930 году его убрали и теперь его нет на небе.
Таких историй было много. Даже Эдмонд Галлей пытался создать созвездие Дуб Карла в честь дерева, на котором прятался король Карл II, когда армию его отца разбил Оливер Кромвель. Это созвездие даже существовало некоторое время, пока Корабль Арго не поделили на части, а Дуб был как раз в той области неба.
Полный список созвездий
Ниже вы можете видеть современный список всех 88 созвездий звёздного неба, которые существуют сейчас. Таблицу можно сортировать, кликая по заголовку нужной колонки.
Северные и южные созвездия
Так как Земля имеет форму шара, а по орбите вращается всего лишь с небольшим наклоном, то в северном полушарии мы можем видеть одни созвездия, а в южном – другие. Лишь некоторые, расположенные в области небесного экватора, в определенное время года могут подниматься над горизонтом в обоих полушариях.
Большинство созвездий, видимых в средних широтах северного полушария, не видны в южном – их называют северными созвездиями. И наоборот – в северном полушарии никогда не видны многие южные созвездия. Особенно это относится к полярным.
Именно поэтому жители России никогда не увидят Южный Крест, Индейца, Микроскоп и прочие южные созвездия – для этого нужно поехать к югу от экватора. Также жители Австралии никогда не увидят из дома Кассиопею, Лиру, Лебедя и другие северные созвездия.
Всего из 88 созвездий лишь 36 относится к северным, а остальные 52 – южные. Но, повторим, некоторые созвездия видны в обоих полушариях, но высоко над горизонтом не поднимаются. Так, Большой Пёс с ярким Сириусом хотя и относится к южным созвездиям, зимой прекрасно виден в средних широтах северного полушария. Гидра, Единорог, Кит, и некоторые другие, тоже видны, полностью или частично.
Движение небесных объектов по созвездиям
Если месяц понаблюдать за положением Луны, то можно заметить, что она постепенно смещается к востоку и находится в разных созвездиях. Суточное смещение составляет 13 градусов. За 27 суток Луна совершает полный круг и посещает 12 созвездий.
Точно так же движется и Солнце, только круг оно совершает за год, а за сутки смещается на 1 градус.
Зодиакальные созвездия
Те созвездия, через которые проходит путь Луны и Солнца, называются зодиакальными. За один сезон Солнце проходит три зодиакальных созвездия:
- Весна – Рыбы, Козерог, Дева.
- Лето – Весы, Стрелец, Скорпион.
- Осень – Лев, Водолей, Телец.
- Зима – Близнецы, Рак, Овен.
Созвездия, в которых находится Солнце в данный момент, становятся видны через полгода, когда они появляются вечером. При солнечном свете их просто не видно, а спустя полгода они оказываются на противоположной от Солнца стороне и видны ночью.
Зодиакальным созвездиям в астрологии приписываются особые свойства, которых, конечно, на самом деле нет. Планеты тоже перемещаются только по зодиакальным созвездиям, и это становится основой различных гороскопов.
История созвездий
Названия созвездий и их ярких звёзд по большей части имеют корни в древнем Риме, Греции и на Востоке. Таких созвездий насчитывается 50. Остальные 38 имеют современные названия, которые придумали астрономы в несколько последних веков.
Само слово «созвездие» происходит от латинского constellātiō, или «множество со звёздами». Его начали применять в IV веке, а в английском языке начало использоваться лишь в XIV веке и применялось к планетам. Только в XVI веке это определение стало применяться к звёздам, как сейчас.
Когда Евдокс Книда ввел астрономию в Вавилоне в IV веке, он перечислил 48 созвездий, которые затем повторно предложил ввести Птолемей. Из них 30 созвездий были известны с древности, а некоторые – с Бронзового века.
На основе вавилонской астрономической системы была создана греческая, и приобрела почти тот вид, который мы видим сейчас. По крайней мере, большинству названий мы обязаны тем временам.
Южные созвездия не были известны европейцам, пока мореплаватели не проникли к югу от экватора. Голландцы Федерико де Хоутман и Питер Дирксзун Кейзер в XVI веке впервые их описали и эти созвездия появились в каталоге «Уранометрия» Иоганна Байера, изданном в 1603 году.
Созвездие «Корабль Арго» в Уранометрии Байера.
Байер добавил 11 созвездий, которые существуют и сейчас – Муха, Тукан, Золотая Рыба, Феникс, Индеец. Он же присвоил 1564 звёздам греческие буква, основываясь на их яркости – самую яркую обозначил буквой альфа, затем бета, и т.д. Эти обозначения используются и сейчас.
Французский астроном Николас Луис де Лакай тоже добавил некоторые созвездия, существующие и поныне – Октант, Насос, Столовая Гора, Печь, Живописец. Он выпустил свой каталог в 1756 году.
Таким образом, названия созвездий в основном пришли к нам из древности, а к новым относятся в основном южные. Их границы за всю историю также менялись много раз, пока не пришли к современному виду.
Наблюдение
Наблюдать и изучать созвездия очень интересно. Каждый день они немного сдвигаются к западу, а на востоке восходят новые. В течение года можно увидеть все созвездия, видимые в данном полушарии.
Да и вообще, занятия астрономией невозможны без знания созвездий. Это основа, как азбука для чтения и цифры для математики. Ориентируясь в созвездиях, можно легко найти любой интересующий объект. Полезно знать самые яркие звёзды, которые в них имеются.
Чтобы изучать созвездия, нужны карты. Вы можете воспользоваться этими картами или замечательной бесплатной программой Stellarium для компьютера или телефона.
Источник