1. Небесная сфера
Когда мы наблюдаем ночное небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель. Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют "небесной сферой". Поскольку наблюдатель находится на Земле, а Земля вращается вокруг своей оси, то наблюдателю кажется, что вращается небесная сфера, а он покоится. Период вращения небесной сферы равен периоду вращения Земли — 1 сутки.
На снимке каждая звезда оставила свой след в виде дуги окружности. Общий цетр всех дуг находится неподалёку от Полярной звезды в созвездии "Малая медведица" и именно в него направлена ось вращения Земли. Этот центр называется "Северный полюс мира".
Небесная сфера — это воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела, центр которой в зависимости от решаемой задачи совмещается с той или иной точкой пространства.
Ось мира — это ось видимого вращения небесной сферы. Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать.
Полюса мира — это точки пересечения небесной сферы осью мира (северный и южный полюса).
Небесный экватор — это большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира.
2. Астрономическая единица (а.е.)
Звёзды на набесной сфере мы наблюдаем в виде разновеликих светящихся точек и при том только ночью, а днём это сделать труднее. Почему? Нам мешает свет той единственной и самой близкой звезды, вокруг которой вращается наша планета — Солнце. Этот свет настолько ярок, что затмевает блеск всех других звезд. Во вселенной есть более мощные по яркости и размерам звезды, чем Солнце, но из-за их удалённости они нам кажутся маленькими точками, а Солнце — большим раскаллёным шаром. Итак, запомните: Единственной звездой в нашей солнечной системе является Солнце! Именно поэтому многие его параметры приняты за единицу в астрономических измерения.
Астрономическая единица (а. е.) — это среднее расстояние между центрами Земли и Солнца.
Самая ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра. Проксима (от лат."proxima" — ближайшая) расположена в созвездии "Центавр". Расстояние от Солнца до неё в 271936 раз больше, чем до Земли, то есть составляет 271936 а.е. или 4,3 световых года. Она была открыта в 1915 году Робертом Иннесом, директором обсерватории, находящейся рядом с городом Йоханнесбург (ЮАР) на Мысе Доброй Надежды.
3.Звёздная величина
Еще во II веке до нашей эры греческий астроном Гиппарх создал звездный каталог, в котором было около 1000 звезд. В нем он присвоил звездам определенные величины в зависимости от яркости их блеска. При этом звездную величину источника он считал тем большей, чем слабее он выглядит на небе, т. е. самые яркие звезды – это звезды первой звездной величины (1m), а самые слабые, но еще видимые глазом – шестой звездной величины (6m). Для особо ярких объектов введена отрицательная звездная величина. Так, блеск Солнца составляет –26m. Индекс m возник позже от латинского слова magnitude – величина. Такое определение звездных величин очень субъективно. За эталон небесного светила с нулевой звездной величиной изначально брался блеск звезды Вега, самой яркой точки в созвездии Лиры.
Описанная выше характеристика, которую определил Гиппарх, впоследствии стала носить название «видимая» или «визуальная». Имеется в виду, что ее можно наблюдать как при помощи человеческих глаз в видимом диапазоне, так и с использованием различных инструментов вроде телескопа, включая ультрафиолетовый и инфракрасный диапазон. Уточнение «видимая» указывает только на то, что эта звёздная величина наблюдается с Земли; это уточнение нужно, чтобы отличить её от абсолютной. Понятие «Абсолютная звездная величина» было введено для оценивания истинной яркости небесных тел, когда отсутствует зависимость от расстояния до наблюдателя при сравнении различных звезд.
а) Визуальная звёздная величина (m) — это мера яркости небесного тела с точки зрения земного наблюдателя. Обычно используют величину, скорректированную до значения, которое она имела бы при отсутствии атмосферы. Чем ярче объект, тем меньше его звёздная величина. В видимой части спектра самая яркая звезда на ночном небе — Сириус, а в инфракрасном — Бетельгейзе.
б) Абсолютная звёздная величина (М) — это физическая величина, характеризующая светимость небесного тела, то есть видимая звёздная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от наблюдателя и не испытывал бы ни межзвёздного, ни атмосферного поглощения.
Если известна видимая звёздная величина m и расстояние до объекта d, то можно вычислить абсолютную звёздную величину по формуле:
где d0= 10 пк ≈ 32,616 световых лет.
Eсли известны видимая и абсолютная звёздные величины, то, соответственно, можно вычислить расстояние по формуле:
Абсолютная звёздная величина связана со светимостью следующим соотношением:
где 
Таким образом, звёздная величина является безразмерной величиной, характеризующей поток энергии от рассматриваемого светила (энергию всех фотонов в секунду) на единицу площади. В физике эту величину назвали освещенностью, и она измеряется в Вт/м2. Чем меньше значение звёздной величины, тем ярче астрономический объект. Понятие звёздной величины используется при измерении потока энергии в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, а потому имеет разные значения для каждого диапазона спектра.
В кузнице при нагревании заготовки она сначала становится красной, затем желтой, потом белой. Из физики мы знаем, что любое нагретое тело излучает электромагнитные волны, и тела с температурой несколько сотен градусов излучают в основном в инфракрасном диапазоне волн, а более нагретые – в широком диапазоне видимого света и даже в ультрафиолете. Это относится в том числе и к звездам. Что касается планет и их спутников, которые сами видимый свет не излучают, а освещаются Солнцем, их цвет определяется отражающими свойствами их поверхностей и атмосфер.
В астрономии используется несколько систем звездных величин для разных участков спектра, т. е. в разных системах измеряется световая энергия только в определенном интервале длин волн. Звездные величины в различных областях спектра:
В обычных условиях ограничиваются звездными величинами в желто-зеленой области света, так как в ней наиболее чувствителен глаз человека. Такие звездные величины обозначаются буквой V. Звездные величины, определяемые в других областях спектра, обозначаются другими буквами: ультрафиолетовой (U), голубой (B), красной (R), инфракрасной (I, Hили K). Разность звездных величин источника, измеренных в разных областях спектра (U– Bили B– V), определяет видимый наблюдателем цвет звезды.
Как известно из биологии, глаз человека плохо различает цвета при слабом освещении, когда в глазах работают только палочки (различающие цвета колбочки включаются при большей освещенности, чем дает свет звезды). Поэтому человек только у самых ярких светил может заметить легкий красноватый или голубоватый оттенок (Марс часто называют красной планетой, а Венеру – голубой). Все неяркие светила кажутся нам одинаково белыми. Однако с помощью фотоэлектрических приборов цвет определяется и у неярких звезд.
4. Созвездия
В древности «созвездиями» (лат. constellatio − коллекция звезд) называли выразительные группы звезд, которые помогали запоминать узор звездного неба, чтобы с его помощью ориентироваться в пространстве и времени. Многие созвездия получали имена легендарных героев или мифических существ, с которыми сражались эти герои. Например, Геркулес, Дракон, Волопас, Лебедь и другие.
Истории получения имён созвездиями весьма разнообразны. Например, Созвездия "Большая медведица" и "Малая медведица". Если посмотреть на их очертания, то с трудом угадываются две "медведицы", напротив, явно просматриваются два ковша с ручками. Тогда почему их назвали медведицами, а не ковшами ?
В Греции эти созвездия наблюдаются низко над северной стороной горизонта. По представлениям древних греков, в самой северной части Земли жили только медведи. Поэтому в северной части небосклона расположены созвездия Большой Медведицы и Малой Медведицы. Поверхность Земли, которая находится под этими созвездиями, получила название «Арктика» (др.греч. "арктос" - медведица; "арктикос" - находящийся под созвездием медведицы). Причем одная звезда всегда находилась в одном и том же месте небесной сферы, а остальные звезды вращались вокруг неё, как вокруг оси, поэтому эту звезду назвали «Полярной» от слова "полюс" (др.греч.: "полюс" - ось).
Изначально и в настоящее время «Арктика» является синонимом «Северный полюс» Земли. Намного позднее, когда был открыт континент на южном полюсе Земли, то его назвали "противоположный Арктике" или «Антарктика» (др.греч. "анти" - против; "арктос" - медведица; "арктикос" - находящийся под созвездием медведицы). Этот континент был открыт 16 января 1820 года русской экспедицией под руководством Фаддея Беллинсгаузена и Михаила Лазарева, а его латинизированное название «Антарктида» (от греч. «Антарктика») впервые официально стал использовать шотландский картограф Джону Джорджу Бартоломью в 1890-х годах.
У каждого народа были свои традиции разделения звезд на созвездия и у каждого названия были свои причины и объяснения. Современные астрономы в 1922 году утвердили список из 88 созвездий, а к 1935 году решениями Международного астрономического союза (МАС) были установлены границы данных созвездий. Эти границы представляют собой объединение прямоугольников с горизонтальными и вертикальными сторонами. На карте звездного неба, приведенной ниже, вместо 88 созвездий имеется 89 областей. Числа не совпадают, поскольку созвездие Змея состоит из двух отделённых друг от друга кусков. К этому привело разделение исторического созвездия Змееносец на две части: собственно Змееносец и Змея. Туловище Змеи прежний Змееносец держал в руках, видимыми были голова и хвост, они и стали двумя частями нового созвездия.
Звезды в созвездиях обозначают буквами греческого алфавита в порядке убывания их яркости в пределах данного созвездия: α – самая яркая, следующая по яркости β, затем γ, δ и так далее.
Такое обозначение яркости имеет смысл только в рамках одного созвездия: α одного созвездия может уступать по яркости звезде γ другого созвездия. Порядка 300 звезд получили собственные имена арабского и греческого происхождения. Это либо самые яркие звезды, либо наиболее интересные объекты из числа более слабых звёзд: Вега (α Лиры); Сириус (α Большого Пса); Полярная (α Малой Медведицы) и другие.
Созвездие — это участок небесной сферы со всеми проецирующимися на него с точки зрения земного наблюдателя небесными объектами. Например, созвездие "Большая медведица":
В современном понимании "созвездие" является не группой звезд, а совокупностью астрономических объектов в четких границах на небесной сфере. Это значит, что в понятие "созвездие" входят не только звезды разных видов, но также планетарные туманности, планеты, галактики и порочее. Созвездие "Большая медведица" представляет собой участок неба, ограниченный воображаемым пунктиром (но с вполне конкретными координатами!), а не образ медведя из греческих легенд. На карте видно, что в состав входят звезды с собственными именами (Бенетнаш, Алиот, Дубхе и др.) и греческим буквами (α; β; δ и др.), а также различные виды галактик (М101; М81; М82 и др.) и планетарная тупанность (М97), двойные звезды (о; к и др.). Отдавая дань историческим названиям, некоторые звезды соединяют между собой линиями (см. тонкие темно-зеленые линии), чтобы этим очертанием показать древний образ легендарной "медведицы", отдельно выделяют астеризм (см. толстые ярко-зеленые линии). Что такое астеризм?
Астеризм — это легко узнаваемая группа звезд, являющаяся либо частью какого-либо созвездия, либо объединяющая в себе звезды из нескольких созвездий.
Самый известный астеризм на нашем небе — это Большой Ковш. Это семизвездие является не отдельным созвездием «Ковша», а наиболее заметной и узнаваемой частью (но только частью!) гораздо более обширного созвездия Большой Медведицы.
Другой самый известный астеризм на нашем небе — это Малый Ковш. На фото ниже видна слева яркая Полярная звезда. Малый ковш включает семь звёзд — α (Полярная), β (Кохаб), γ (Феркад), δ, ε, ζ и η Малой Медведицы. Малый Ковш напоминает формой астеризм Большой Ковш, расположенный недалеко в созвездии Большая Медведица.
Еще в 19 веке «астеризм» был синонимом такого астрономического термина, как «созвездие». Однако в 1922 году эти понятия разделили. С тех пор под словом «созвездие» понимают определенный участок неба, а под словом «астеризм» так и продолжают понимать определенную группу звезд. Для современной научной астрономии астеризмы не представляют никакой особенной ценности. Эти небесные объекты скорее ценны для культуры и навигации. В большинстве астеризмов звезды находятся на значительном расстоянии друг от друга, то есть их нельзя считать настоящими звездными скоплениями. Исключение здесь может составить разве что астеризм Плеяды и схожие с ним астеризмы, которые в действительности являются звездными скоплениями. Итак, запомните: "созвездие", "звездное скопление", "астеризм" являются разными понятиями в современной астрономии!
5. Эклиптика
Земля совершает свой путь по орбите вокруг Солнца (голубая линия), постепенно перемещаясь из положеня 1 в 2, затем в положение 3 и так далее. Из-за такого движения нам кажется, что Солнце медленно движется по небесной сфере на фоне звезд сначала созвездия Близнецов (1-июнь), затем созвездия Рака(2-июль), потом передвигаясь в созвездие Льва (3-август) и далее (белая пунктирная линия). Хотя на самом деле движется не Солнце, а Земля вокруг него.
Таким образом, смещаясь каждые сутки примерно на 10, Солнце за один год совершает по небу один оборот (3600), который на небесной сфере будет описываться в виде круговой наклонной линии. Угол между этой круговой линией и небесным экватором обусловлен тем, что наша планета имеет наклон оси своего собственного вращения.
Эклиптика — это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца.
Такое название (греч. "эклиптика" - затмение) связано с тем фактом, что движение Солнца по этому кругу периодически приводило к ситуации, когда оно полностью перекрывалось Луной или Луна полностью перекрывалась от Солнца Землёй, то есть наблюдались солнечные и лунные затмения. В небесной механике плоскостью эклиптики называют плоскость земной орбиты вокруг Солнца, то есть плоскость орбиты Земли полностью совпадает с плоскостью солнечного экватора. Эклиптика других планет солнечной системы отличается незначительно, наибольшее отклонение у Плутона:
6. Зодиак
Перемещаясь по эклиптике, Солнце последовательно переходит из одного созвездия в другое. Таких созвездий 12. Они образуют так называемый пояс зодиака и называются зодиакальными.
"Зодиак" — греческое слово, имеющее тот же корень, что нынешний "зоопарк"; по-русски его переводят как "круг животных". Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных, остальным народная фантазия дала символические наименования.
В астрономии ЗОДИАК — это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики. К числу зодиакальных созвездий относится Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы, а также Змееносец, который, впрочем, не всегда причисляется к числу зодиакальных, но через который также проходит эклиптика. Эклиптическое наклонение орбит Луны и видимых планет не превышает нескольких градусов, традиционно ширина зодиакального пояса считается условно равной 9° в обе стороны от эклиптики. В астрономическом зодиаке движение — по часовой стрелке.
В марте Солнце находится в созвездии Рыб. Все звезды этого созвездия слабые, не ярче 3-й звездной величины. В созвездии Рыб расположена точка весеннего равноденствия, в которой Солнце переходит из южного полушария неба в северное.
В апреле Солнце вступает в созвездие Овна. Около двух тысяч лет назад в этом созвездии находилась точка весеннего равноденствия. Сейчас, вследствие прецессии, она переместилась в созвездие Рыб.
В мае Солнце — в созвездии Тельца. В этом созвездии около сотни звезд, видимых невооруженным глазом. Наиболее яркая — Альдебаран — красный гигант. Выделяется также рассеянное звездное скопление Плеяды. Почти тысячу лет назад, в 1054 году, в созвездии Тельца произошла вспышка сверхновой звезды. В настоящее время на месте этой вспышки находится возникшая в результате ее Крабовидная туманность (на фото ниже):
В июне Солнце приходит в созвездие Близнецов. Наиболее яркие звезды этого созвездия — Поллукс и Кастор. В этом созвездии расположена точка летнего солнцестояния.
В июле Солнце — в созвездии Рака. В этом созвездии нет ни одной яркой звезды.
В двадцатых числах августа Солнце вступает в созвездие Льва. В этом созвездии несколько десятков звезд. Наиболее яркие — Регул и Денебола.
В сентябре Солнце — в созвездии Девы. Наиболее яркая звезда этого созвездия — Спика. В созвездии Девы был обнаружен один из первых квазаров. В этом созвездии расположена точка осеннего равноденствия.
В октябре Солнце проходит созвездие Весов — небольшое созвездие, в котором невооруженным глазом видны всего 3 звезды.
В ноябре Солнце — в созвездии Скорпиона. Самая яркая звезда этого созвездия — красноватый Антарес. Интересна звезда дзета Скорпиона — ее светимость превосходит светимость Солнца в 400 тысяч раз.
В декабре Солнце движется по созвездию Стрельца. В направлении этого созвездия находится центр нашей Галактики. В этом созвездии точка зимнего солнцестояния.
В январе Солнце — в созвездии Козерога, не содержащем ярких звезд.
В феврале Солнце — в зодиакальном созвездии Водолея.
В астрологии ЗОДИАК — это также последовательность участков, на которые делится этот пояс. Наиболее известен зодиак, состоящий из двенадцати знаков зодиака по 30°, сложившийся в середине I тысячелетия до н. э. на Ближнем Востоке. Названия знаков связаны с зодиакальными созвездиями, которые в ту эпоху им соответствовали, хотя в последующие века по причине прецессии звёзды и созвездия дрейфовали по привязанной к эклиптике сетке знаков, так что в настоящее время большинство астрономических зодиакальных созвездий проецируется на последующий знак зодиака. В астрологическом зодиаке движение — против часовой стрелки.
Астрология (др.греч. "астрон"- звезда; "логос"- слово, смысл) — это не наука в традиционом смысле слова (поэтому её называют лженаукой), а учение о влиянии звезд и планет на характер и судьбу человека. Астрологические знания базируются на вавилонских (халдейских) учениях, однако впервые астрология упоминается в связи с учением Заратуштры. Время его жизни, родина и местность, где он проповедовал, точно не известны. Однако ученые пришли к единодушному мнению, что это был реально существовавший человек, а не мифическая личность. Позднее его имя было переиначено греками как "Зороастр" и стало ассоциироваться со словом "астрон" (звезда). В античных источниках он изображается мудрецом-астрологом и звездочетом. Официально зороастризм считается древнейшей религией на земле, его история насчитывает три тысячелетия! Он был официальной религией громадных государственных образований, парфянских царей Аршакидов, могущественной империи Сасанидов. В периоды своего владычества зороастризм, включавший в себя астрологию, оказывал огромное влияние на другие религии. Очень многие элементы в иудаизме, христианстве, исламе, буддизме восходят к зороастризму.
7. Прецессия
Прецессия (лат. "praecessio" — движение впереди) — это явление, при котором ось вращения тела (например, Земли) меняет своё направление в пространстве, описывая окружность.
Прецессия возникает в связи с тем, что Земля имеет форму геоида - сплюснута у полюсов и ось ее суточного вращения не перпендикулярна к плоскости эклиптики. Сплюснутость Земли можно рассматривать как существование “пояса дополнительной массы” на ее экваторе. Гравитационные поля Солнца и Луны, находящихся в плоскости эклиптики, воздействуют на этот пояс, как бы стремясь повернуть земную ось вращения и привести ее в перпендикулярное эклиптике положение. Ось Земли вращается относительно далеких звезд, делая полный оборот примерно за 26 000 лет (т.н.платонический год). При этом она описывает окружность радиусом 23,5° с центром в полюсе эклиптики, находящимся в созвездии Дракона. Прецессия впервые была обнаружена во II в. до н. э. Гиппархом, который нашел, что координаты звезд несколько изменились по сравнению с теми, что были сто лет назад.
Из-за прецессии Северный полюс мира меняется и за платонический год различные звезды становятся по очереди полярными. Так, например, 2500 лет назад полярной звездой была β Малой Медведицы, и поэтому арабы дали ей имя Кохаб (Звезда Севера). В наше время Северный полюс мира приближается к Полярной звезде и будет всего ближе к ней в 2100 г. После этого он начнет удаляться от нее, и Полярная звезда уступит свое место поочередно другим звездам, например около 4000 г. полярной звездой будет γ Цефея, около 10 000 г.- звезда Денеб (α Лебедя), около 14 000 г.- звезда Вега (α Лиры) и т. д. Лишь через примерно 26 тысяч (точнее 25 800) лет после 2100 г. Северный полюс мира снова приблизится к Полярной звезде, и она по праву будет называться Полярной.
Сириус — это самя яркая звезда на ночном небосводе и она же самая яркая звезда на южном полушарии небесной сферы, которую можно наблюдать невооружённым глазом с Земли.
Арктур — это самая яркая звезда на северном полушарии небесной сферы, которую можно наблюдать невооружённым глазом с Земли.
Альфа-Центавра — это самая близкая к Солнцу звезда во Вселенной, которая представляет собой тройную звёздную систему (то есть состоит из трёх звезд-компаньёнов), где самой близкой является звезда-компаньён Проксима — 4,3 св.г.
Икар — это самая далёкая от Солнца звезда во Вселенной, открытая с помощью телескопа Хаббл в апреле 2018 года, удалена от Солнца на расстояние 9 млрд. св.лет, её масса равна 33 масс Солнца.
Звезда R136a1 — это самая яркая звезда во Вселенной, открытая с помощью телескопа Хаббл в 2010 году, удалена от Солнца на расстояние 165 000 св.лет. Радиус этой звезды равен 36 радиусам нашего Солнца, а её масса - 265 масс Солнца, находится она в Большом Магеллановом облаке в туманности"Тарантул".
Звёзды различаются температурой (от неё зависит цвет звёзд), массой и размерами. По размерам звёзды подразделяют на сверхгиганты, гиганты и карлики. По температуре поверхности их разделяют на горячие (голубые), на звёзды средней температуры (жёлтые и белые) и холодные (красные). Наиболее горячими являются голубые звёзды. Температура их поверхности составляет более 10000 °С. Жёлтые и белые звёзды холоднее — от 5000 °С до 10000 °С. Менее всех раскалены красные звёзды: 4000–5000 °С.
Сравнение размеров некоторых звёзд:
Поделиться с друзьями: