Заняття 3. Небесна сфера. Сузір'я. Відстані до небесних світил. Зоряні величини. Зоряний час.

Мета: : дати учням поняття про небесну сферу, сформувати уявлення про сузір'я, походження назв сузір'їв та зір; сформувати поняття зоряної величини та ознайомити їх з методами визначення відстаней до небесних світил, нанесення основних точок і ліній на схематичному зображенні небесної сфери.

Основні поняття: сузір'я, зоряна карта, зоряна величина.

Обладнання: велика карта зоряного неба, рухомі карти зоряного неба (на кожну парту), зоряний атлас.

Учні повинні мати уявлення про: походження назв сузір'їв та зір.

Учні повинні знати: зміст понять сузір’я та зоряна величина; назви не менше 8 сузір'їв і не менше 8 зір.

Учні повинні вміти: зображати небесну сферу на схемі і наносити на неї її основні точки і лінії; показати на карті основні сузір'я та найяскравіші зорі.

Структура та зміст уроку. І . Вивчення нового матеріалу

Зоряне небо зачаровує своєю таємничістю і глибиною. Розглядаючи його безхмарної ночі, можна побачити чимало зір. Здається, що їх безліч.

П роте підраховано, що людина з нормальним зором може неозброєним оком побачити близько 6000 небесних світил, а у сучасний потужний телескоп видно близько 30 млрд. зірок.

Ще в давнину люди виділяли на небі групи яскравих зір. Уявно сполучивши світила відрізками, отримували рисунок, який роками не змінювався і нагадував якийсь об'єкт. Його іменем і називали сузір'я (див. рис.). У IV столітті до н.е. давньогрецький учений Евдокс Кнідський (бл. 408-бл. 355 рр. до н.е.) визначив 45 сузір'їв. Через шість століть Клавдій Птоломей (бл. 90-161 рр.) у праці «Альмагест» («Велика будова») описав 48 сузір'їв, серед яких були Велика Ведмедиця, Мала Ведмедиця, Цефей, Ліра, Кассіопея, Пегас, Телець, Овен, Скорпіон, Діва, Андромеда, Волопас тощо. Багато назв сузір'їв, які використовуються тепер, мають грецьке походження і пов'язані з іменами міфологічних персонажів.

Одним із найгарніших та найяскравіших сузір'їв на нічному небі є Оріон (див. рис.).

За легендою, Оріон — син бога Посейдона — був вправним мисливцем, але мав ваду — часто вихвалявся, що нема звіра, якого він не переміг би. Це розгнівало дружину могутнього Зевса богиню Геру. Вона наслала Скорпіона, який смертельно вжалив мисливця. Зевс, забравши Оріона на небо, знайшов йому там місце якнайдалі від Скорпіона. І справді, ці два сузір'я ніколи не з'являються на небі одночасно (показати на карті). Подивившись на карту, побачимо, що мисливець і на небі без роботи не залишився: Оріона в полюванні на Тельця «супроводжують» два собаки — Великий Пес та Малий Пес, а з-під ніг «вистрибує» Заєць.

Після кругосвітньої подорожі Магеллана (1519-1521 рр.) європейці відкрили не тільки нові землі, а й південну частину зоряного неба. Відповідно поповнився список сузір'їв.

Винайдення телескопа дозволило детальніше оглядати небо. Астрономи, побачивши багато нових зір, об'єднували їх у сузір'я. Так на небі з'явилися Жираф, Єдиноріг, Муха, Голуб, Гончі Пси, Ящірка, Малий Лев, Секстант, Лисичка, Рись, Щит. Сім останніх сузір'їв виділив видатний польський астроном Ян Гевелій (1611-1687 р.). До речі, Щит, напевно, єдине сузір'я, назване на честь історичної особи — йдеться про щит польського короля Яна Собєського.

Відкриваючи нові зорі, астрономи дописували їх до вже існуючих сузір'їв, або групували в нові. Таким чином, на початку XX століття існувало 108 сузір'їв і 9 окремих груп зір типу Плеяд. У 1922 році на конгресі Міжнародного астрономічного союзу зменшили кількість сузір'їв до 88 та встановили між ними межі.

Отже, сузір'я — це ділянка зоряного неба у встановлених межах.

Слід розуміти, що зорі, які належать до одного сузір'я, як правило, ніяк не зв'язані між собою, між ними у Всесвіті величезні відстані. Спільним для них є лише те, що з нашої планети (та й з усієї Сонячної системи) їх видно близько одну біля одної.

Щоб полегшити пошук зір на небі, складають зоряні карти. Як правило, зорі на них позначають кружечками, діаметр яких пропорційний яскравості світила. Зорі з особливими властивостями (змінні, подвійні) позначають спеціальними значками.

Найдавніші зображення сузір'їв, знайдені археологами, належать до кам'яного віку. На перших зоряних картах зображені фігури, які відповідають сузір'ям.. Деякі стародавні карти неба, хоча не зовсім повні та точні, є справжніми шедеврами, як, наприклад, перша друкована карта неба, виконана німецьким художником Альбрехтом Дюрером (1471-1528 рр.).

У середньовіччі з'явилися перші збірники зоряних карт — атласи. За легендою, титан Атлас був приречений Зевсом тримати на плечах небосхил. Саме на його честь збірники зоряних, а пізніше і земних, карт почали називати атласами. У сучасних атласах вказане точне місцезнаходження значної кількості зір.

Чимало необхідних даних про зорі є у зоряних каталогах — упорядкованих списках з інформацією про різноманітні характеристики зір. Найдревнішим із відомих є каталог китайського вченого Ши Шена (800 зір), складений близько 2400 років тому. У зведеному каталозі Смітсоновської обсерваторії є координати 258997 зір. У відомому Боннському огляді, який складений у 1852-1859 рр. є інформація про 324 тис. зірок. Його дані використовуються дотепер. Сучасні каталоги значно повніші.

Легко помітити, що небесні світила відрізняються яскравістю (блиском) та кольором. У II столітті до н.е. Гіппарх, складаючи каталог, поділив усі зорі - на шість груп — видимих зоряних величин (позначається буквою m від лат. magnitude — величина). Найяскравіші зорі мають першу зоряну величину (m = 1, або 1^m), менш яскраві — другу і так далі. Зорі, що перебувають на межі зору (найтьмяніші), мають шосту зоряну величину (m = 6, або 6^m). Якщо різниця видимих зоряних величин дорівнює 1, то блиск зір відрізняється приблизно в 2,5 разу. Таким чином, зорі для яких m = 1 приблизно у 100 разів яскравіші від зір, для яких m = 6: 10^0,4(6-1)  2,5^(6-1) = 2,5⁵  100.

Зірки, для яких m  6, називають яскравими, а всі решта — телескопічними (їх неозброєним оком не видно).

Пізніше були введені дробові та від'ємні зоряні величини. Що яскравішим є світило на небі, то меншою є його зоряна величина. Наприклад, для Сонця m = - 26,80, для найяскравішої зірки нічного неба Сиріус m = -1,58. Сучасними інструментами можна виявляти об'єкти 25-ої видимої зоряної величини.

Зрозуміло, що видима зоряна величина не є характеристикою світності, тобто світлової енергії, яку випромінює чи відбиває небесне тіло за одиницю часу. Очевидно, що значна кількість зір, потужніших за Сонце, мають більші зоряні величини (тобто не такі яскраві на вигляд) лише тому, що віддалені від Землі в мільярди разів далі, ніж Сонце.

Понад 250 яскравих зір мають свої імена. Більшість цих назв прийшла до нас зі Сходу та Стародавньої Греції. Древні астрономи, називаючи зорю, враховували, до якого сузір'я вона належить. Наприклад, із Великої Ведмедиці зоря Дубхе походить від арабського слова дубб — ведмідь, а в сузір'ї Скорпіон найяскравіша зоря має дві назви — Серце Скорпіона (через місцезнаходження), або Антарес, що з грецької означає «проти Ареса» — суперник Марса (зірка як і планета, червона).

Щоправда, сузір'я «по-арабськи» не обов'язково збігалися із сузір'ями «по-грецьки». Тому тепер трапляється, що ім'я зірки у жоден спосіб не пов'язується з назвою сузір'я, до якого вона належить. Наприклад, у сузір'ї Оріон ім'я зорі Рігель походить від арабського «ріджл» — нога (Оріона). Зоря «Поясу Оріона» Мінтака — від мантака — пояс. Ім'я ж зорі Бетельгейзе означає пахва спряженого (від арабського байт ал джауза) і свідчить про те, що араби, напевно, в цій групі зір вбачали двох людей чи «подвійну людину», а не одного мисливця, як греки.

У 1559 році італійський астроном Пікколоміні запропонував позначати зорі у сузір'ях грецькими буквами α, β, γ, тощо в міру спадання яскравості.

Наприклад, запис «Альдебаран — α Тельця» означає, що зоря Альдебаран є найяскравішою в сузір’ї Тельця. У 1603 році Йоганн Байєр (1572-1625 рр.) у першому повному атласі зоряного неба «Уранометрії» теж використовував такі позначення, щоправда в деяких випадках трохи наплутав. Зокрема, у сузір'ї Оріон зоря Бетельгейзе (m = 0,42) — α, а зоря Рігель (m = 0,13) — β тобто яскравішою є друга. У сучасних каталогах для позначення зір, крім грецьких букв, використовують ще цифри та літери латинського алфавіту.

Деякі групи зір в Україні споконвіку мають назви. У них відображені особливості культури та побуту нашого народу. Наприклад, три зорі «Поясу Оріона» (δ — Мінтака, ε — Алнілам та ζ — Алнітак) називають Косарями. Здавна в липні — серпні вставали косарі досвіт сонця, щоб із росою косити горох, гречку. У цей же час сходили небесні Косарі, ніби змагаючись із людьми. Плеяди в Україні називають Квочкою, або Стожарами, Велику та Малу Ведмедиці — Великим та Малим Возом. За часом сходу та розміщенням на небі зір і сузір'їв наші предки нерідко визначали час для початку відповідних сільськогосподарських робіт.

У таблиці подана інформація про найяскравіші зорі.

*1 парсек = 206265 а. о. = 30,857·10¹² км.

Назва зорі	Видима зоряна величина, m	Відстань у парсеках, пк*	Світність у світностях Сонця, L/L
Алнілам — ε Оріона	1,70	500	40700
Альдебаран — α Тельця	0,86	20,8	162
Альдерамін — α Цефея	2,45	15,6	19,3
Альтаїр — α Орла	0,76	5,1	10,2
Антарес — α Скорпіона	0,91	52,6	6 500
Арктур — α Волопаса	- 0,05	11,1	102
Ахенар — α Брідан	0,47	31,3	480
Бетельгейзе — α Оріона	0,42	200	21300
Вега — α Ліри .	0,03	8,1	54
Денеб— α Лебедя	1,25	250	70000
Дубхе —- α Великої Ведмедиці	1,79	32,3	162
Капелла — α Візничого	0,08	13,7	150
Поллукс — β Близнят	1,14	13,9	34
Полярна — α Малої Ведмедиці	2,02	333,3	5 600
Проціон — α Малого Пса	0,37	3,5	7,8
Регул — α Лева	1,35	25,6	148
Рігель —- β Оріона	0,13	333,3	53 700
Сиріус — α Великого Пса	- 1,46	2,67	23
Спіка — α Діви	0,97	47,6	1950

Уміння розпізнавати на небі сузір'я та зорі називається астрогнозією (від грецьких слів astron — зоря, gnosis — знання). Оволодіти цим умінням можна, систематично спостерігаючи за зорями. На практичному занятті ми детальніше вивчимо найяскравіші зорі нічного неба.

ІІІ. Домашнє завдання.

Опрацювати §3 (п. 2,.З, 5 (частково), 6),

підготувати реферати та усні повідомлення на тему «Легенди про походження назв сузір'їв»,

ознайомитись із завданнями на практичне заняття.