3.7. Звездное небо и звездный глобус. Основные созвездия и навигационные звезды

Открылась бездна, звезд полна,

Звездам числа нет, бездне – дна.

Уста премудрых нам гласят:

Там разных множество миров,

Несчетны солнца там горят,

Народы там и круг веков.

М.В.Ломоносов

Наша Земля, еще 8 больших планет и множество малых (астероидов) входят в Солнечную систему, центром которой является звезда Солнце. В Солнечной системе расстояния удобно измерять в астрономических единицах – среднее расстояние от Земли до Солнца (150 млн.км). Но даже ближайшие звезды удалены от Солнца на такие огромные расстояния, что астрономы ввели новые единицы: световой год9,46^.10^-12км (сколько луч света проходит за год) и парсек3,26 св. года.

Все видимые на небе звезды и Солнце входят в состав нашей звездной системы, называемой Галактикой или системой Млечного Пути.

Наша галактическая система состоит из звезд различных типов, звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей, облаков межзвездного газа, рассеянных космических частиц и отдельных атомов. Все эти элементы динамически связаны в единую систему.

В ясную безоблачную ночь на небе хорошо заметна широкая светлая полоса. Это Млечный Путь, который представляется в виде гигантской арки, перекинутой через все небо и высоко поднимающейся над горизонтом. Сплошное сияние Млечного Пути вызвано светом громадного числа далеких от нас слабых звезд, сливающихся в один светящийся пояс. Млечный Путь охватывает непрерывным кольцом все звездное небо и на всем своем протяжении имеет разную ширину, различную яркость и изменчивые очертания. Он проходит через созвездия: Единорог, Малый Пес, Орион, Близнецы, Телец, Возничий, Персей, Жираф, Кассиопея, Андромеда, Цефей, Ящерицы, Лебедь, Лисичка, Лира, Стрела, Орел, Щит, Стрелец, Змееносец, Южная Корона, Скорпион, Наугольник, Волк, Южный Треугольник, Кентавр, Южный Крест, Муха, Киль, Паруса и Корма. Средняя линия Млечного Пути является большим кругом, наклоненным к плоскости небесного экватора под углом в 62.

Наша Галактика содержит около 150 миллиардов звезд. Основная масса звезд Галактики, образующих Млечный Путь, расположена вблизи галактической плоскости.

Наше Солнце находится вблизи галактической плоскости. По своей форме Галактика напоминает двояковыпуклую линзу. В центральных частях Галактики звезд больше, а на окраинах – меньше. Диаметр Галактики в ее основной галактической плоскости составляет около 86 000 световых лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики равно 26 000 световых лет, а до края – около 16 600 световых лет.

Ядро (центр) Галактики расположено в направлении созвездия Стрельца. По своему строению Галактика сходна с внегалактическими спиральными туманностями.

Повинуясь закону всемирного тяготения, все звезды, в том числе и Солнце с планетами, обращаются вокруг центра тяжести Галактики. Движения звезд в Галактике напоминают движения планет вокруг Солнца, - чем дальше от центра вращения, тем медленнее движение. Солнце движется по своей орбите вокруг центра Галактики со средней скоростью около 250 км/сек и совершает полный оборот примерно за 260 миллионов лет.

Расстояние до ближайшей к нам и похожей галактики в созвездии Андромеды 750 000 св. лет. ("Туманность Андромеды" – видна глазом в виде пятнышка).

Для определения места судна и поправки компаса в судовождении используют наиболее яркие, так называемые навигационные звезды. Яркость звезд характеризуют их звездной величиной, причем наиболее яркие из них имеют отрицательную звездную величину, а менее яркие – нулевую и, затем, положительную. Звездные величины 159 наиболее ярких навигационных звезд, а также 4 планет приведены в МАЕ. Самая яркая звезда Сириус имеет звездную величину – 1,6, звезда Полярная +2,1, самые слабые звезды, еще различимые невооруженным глазом, +6.

В глубокой древности многие звезды были объединены в группы, называемые созвездиями. Происхождение названий большинства из них связано с древними легендами. Наиболее яркие звезды, входящие в созвездия, обозначаются буквами греческого алфавита, а также имеют собственные названия. (см. таблицу).

На отдельном вкладыше в МАЕ дана карта звездного неба, разделенная на три части. На первой карте показаны звезды со склонением от 30 до 90N, на второй – от 30 до 90S и на третьей, включающей экваториальную зону, от 60N до 60S.

Судоводитель должен уметь ориентироваться на звездном небе, правильно определять наименования звезд. Практически для получения места судна достаточно знать 20 наиболее ярких звезд.

Список имен навигационных звезд

N Рос. МАЕ МАЕ	Русское Название	Латинское название	N Naut.Alman.	Звездн.велич.	Созвездия Русские	Созвездия Латинские
1	2	3	4	5	6	7
80	Акрукс	Acrux	30	1.1	 Юж.Креста	 Crucis
87	Алиот	Alioth	32	1.7	 Б.Медведицы	 Ursac Majoris
154	Ал Наир	Al Nair	55	2.2	 Журавля	 Gruis
24	Альдебаран	Aldebaran	10	1.1	 Тельца	 Tauri
146	Альтаир	Altair	51	0.9	 Орла	Aquilae
111	Альфакка	Alphecca	41	2.3	 Сев.Короны	 Coronas Bovealis
65	Альфард	Alphard	25	2.2	 Гидры	 Hydrae
1	Альферас	Alpheratz	1	2.2	 Андромеды	 Andromedae
117	Антарес	Antares	42	1.2	 Скорпиона	 Scorpii
99	Арктур	Arcturus	37	0,2	 Волопаса	 Bootis
122	Атриа	Atria	43	1.9	 Юж.Треугольн.	 Trianq. Aust
11	Ахернар	Achernar	5	0.6	 Эридана	 Eridani
40	Бетельгейзе	Betelgense	16	0.1- 1.2	 Ориона	 Orionis
139	Вега	Vtga	49	0.1	 Лиры	 Lyrae
149	Денеб	Deneb	53	1.3	 Лебедя	 Cygni
74	Денебола	Denebola	28	2.2	 Льва	 Leonis
72	Дуббе	Dubhe	27	2.0	 Б.Медведицы	 Ursee Majoris
129	Жаула	Shaula	45	1.7	 Скорпиона	 Scorpii
44	Канопус	Canopus	17	-0.9	 Арго	 Carinae (argo)
28	Капелла	Capella	12	0.2	 Возничего	 Anrigae
63	Миаплацидус	Miaplacidus	24	1.8	 Арго	 Carinae (argo)
2	Кафф	Kaph		2.4	 Кассиопеи	 Cassiopeiae
86	Мимоза	Mimosa		1.5	 Юж.Креста	 Crucis
159	Маркаб	Markab	57	2.6	 Пегаса	 Pegasi
20	Мирфак	Mirfak	9	1.9	 Персея	 Persei
140	Нунки	Nunki	50	2.1	 Стрельца	 Sagittariis
1	2	3	4	5	6	7
148	Пикок	Peacock	52	2.1	 Павлина	 Pavonis
56	Поллукс	Pollux	21	1.2	 Близнецов	 Geminorum
55	Процион	Procyon	20	0.5	 Мал.Пса	 Canis Minoris
130	Расальхагуэ	Rasalhague	46	2.1	 Змееносца	 Ophiuchi
67	Регул	Regulus	26	1.3	 Льва	 Leonis
27	Ригель	Rigel	11	0.3	 Ориона	 Orionis
102	Ригил- Кентавр	Rigil- Kentaurus	38	0.1- 1.7	 Центавра	 Centauri
46	Сириус	Sirius	18	-1.6	 Бол.Пса	 Canis Majoris
92	Спика	Spica	33	1.2	 Девы	 Virginis
157	Фомольхаут	Fomalhaut	56	1.3	 Юж.Рыбы	 Piscis Aust
97	Хадар	Hadar	35	0.9	 Центавра	 Centauri
16	Хамаль	Hamal	6	2.2	 Овна	 Arictis
6	Шедар Полярная	Schedar Polaris	3	2.5 2.1	 Кассиопеи  Мал.Медведиц.	 Cassiopeiae  Ursae Minoris

Указания для нахождения на небесном своде звезд

Отысканию на небесном своде звезд может помочь прилагаемая схема расположения созвездий и ярких звезд. Наиболее известным созвездием является созвездие Большой Медведицы (Ursa major), которое и должно послужить исходным для разыскания остальных. Расположенное в северной стороне неба созвездие Большой Медведицы имеет вид ковша с ручкой. Четыре звезды ,,,образуют ковш и три звезды,,- ручку. Наиболее яркая звезданосит название Дуббе.

Соединив звезды ипрямой и продолжив ее приблизительно на четырехкратное расстояние, мы увидим знаменитую Полярную звезду, наиболее близкую из всех ярких звезд к северному полюсу мира (расстояние около 1). Полярная находится в самом хвосте созвездия Малой Медведицы (Ursa minor), представляющего подобно Большой Медведице как бы ковш с ручкой и состоящего также из семи звезд (ее высотаравна).

Проложив линию за Полярную, находим яркое созвездие в виде "груди" царицы Кассиопеи, за ней ее дочь Андромеда в обнимку с Персеем на коне Пегасе (огромный квадрат).

Продолжив линию, соединяющую звезды иБольшой Медведицы, в другую сторону приблизительно на пяти кратное расстояние, мы увидим созвездие Льва (Leo), имеющее как бы форму утюга; пять более ярких звезд образуют нижнюю часть наподобие вытянутой трапеции, несколько более слабых звезд этого созвездия образуют подобие ручки этого утюга. Наиболее яркая звезда этого созвездияносит название Регул.

Если дугу, по которой расположены звезды, представляющие ручку ковша Большой Медведицы, продолжить дальше на расстояние, приблизительно в четыре раза большее, чем расстояние между звездами и, то мы встретим весьма яркую желтую звезду Арктур, звездув созвездии Волопаса (Bootis).

Вблизи от северной части этого созвездия расположена красивая подкова – созвездие Северной Короны (Corona borealis), состоящее из многих не особенно ярких звезд, в виде дуги или венца с одной звездой более яркой.

Продолжая дугу, идущую от хвоста Большой Медведицы к Арктуру, приблизительно на такое же расстояние дальше, найдем белую яркую звезду Спику, являющейся звездой созвездия Девы (Virgo).

Соединяя по диагонали звезды и, находящиеся в ковше Большой Медведицы, и продолжая эту линию приблизительно на пятикратное расстояние, мы попадаем на две яркие звезды, находящиеся в созвездии Близнецов (Gemini) и носящие названия Кастор и Поллукс. Более южная из них Поллукс представляет собой звездуБлизнецов.

Продолжив эту линию еще дальше, приблизительно на такое же расстояние, мы попадаем в созвездие Большого Пса (Сanis major). Звезда этого созвездия, называемая Сириус, представляет собой самую яркую из всех звезд на небесном своде.

Посредине линии, соединяющей звезды Поллукс и Сириус, несколько левее находится созвездие Малого Пса (Canis minor), состоящее из двух ярких звезд и нескольких более слабых; самая яркая из них звезда этого созвездия носит название Процион.

Если провести прямую линию от звезды к звездев ковше Большой Медведицы и продолжить ее приблизительно на пяти-кратное расстояние, то встретим созвездие Возничего (Auriga) в виде неправильного многоугольника, наиболее яркая звезда которогоназывается Капеллой; она, наряду с Сириусом, Арктуром и Вегой, является одной из наиболее ярких звезд небосвода.

Продолжая эту линию несколько дальше, мы попадаем в созвездие Тельца (Taurus), наиболее яркая красноватого цвета звезда которого носит название Альдебаран.

С правой стороны от линии, соединяющей Полярную с созвездиями Возничего и Тельца, расположено созвездие Персея (Perseus), наиболее яркая звезда которого является звездой второй величины и носит название Мирфак.

Если от Полярной идти к Капелле и пройти еще такое же расстояние за Капеллу, мы попадаем в участок неба, богатый яркими звездами, а именно, в созвездие Ориона; оно бывает видимо вечером, лишь в зимние месяцы – с октября по февраль. Главнейшие звезды этого созвездия расположены в форме "бабочки" – неправильного четырехугольника, внутри которого расположены еще три яркие звезды, называемые Поясом Ориона.

Если Пояс Ориона продолжить влево, то придем к наиболее яркой звезде Большого Пса – Сириусу.

Прямая линия, соединяющая звезды иковша Большой Медведицы и продолженная на расстояние, приблизительно раз в десять большее, чем расстояние между названными звездами, проходит вблизи второй по величине (после Сириуса) звезды небосклона Веги, которая является наиболее яркой звездой небольшого созвездия Лиры (Lyra); четыре из более слабых звезд этого созвездия имеют характерный вид параллелограмма.

Справа от той же линии, недалеко от созвездия Лиры, расположено созвездие Лебедя (Cygnus) в виде креста в "лапках" Лебедя звезды - Денеб. Та же линия, продолженная дальше на юг, встречает созвездие Орла (Aquilae), наиболее яркая звезда которогоносит название Альтаир. Вега, Денеб и Альтаир образуют летний вечерний навигационный треугольник. Воспетые многими Плеяды (Стожары) – плотная группа звезд – находится вблизи Альдебарана.

Линия, идущая от хвоста Большой Медведицы между Северной Короной и звездой Арктур и продолженная дальше примерно на такое же расстояние, попадает в созвездие Скорпиона (Scorpii), находящееся уже в южной половине небесной сферы, но видимое в наших южных и средних широтах вблизи своей кульминации в южной части горизонта. Наиболее яркая красноватого цвета звезда этого созвездия носит название Антарес (анти Марс!).

Самое известное созвездие Южного неба, конечно, Южный Крест, большая диагональ его указывает на Южный полюс. Рядом находится две яркие звезды иЦентавра – ближайшие к нам соседи. Южнее Сириуса – вторая по яркости звезда Канопус (Арго); а в районе Южного полюса мира находится "Угольный мешок" – черное небо без звезд.

Рядом с Мицар (Б.Медв.) находится слабая звезда (m = 4) Алькор. Только люди с очень острым зрением могут различить раздельно эти две звезды (угловое расстояние0,2); в древности они использовались для отбора воинов.

Звездный глобус

Звездный глобус представляет собой модель небесной сферы, на которую нанесены экватор, небесные параллели через каждый 10, небесные меридианы через каждые 15(1 час), эклиптика и около 150 звезд из тех, которыми пользуются при ночных наблюдениях в море. Точка весеннего равноденствия обозначена цифрой XXIV, а точка осеннего равноденствия – цифрой XII. Меридианы отмечены также римскими цифрами – от I до XXIV, причем счет их идет по экватору от точки весеннего равноденствия (XXIV) вправо (), и в градусах.

Планеты, Солнце и Луна на глобус не нанесены вследствие непрерывного изменения склонения и прямого восхождения.

Ось глобуса является осью мира. Северный полюс мира на небе легко определяется расположенной вблизи него Полярной звездой. Концы оси глобуса прикреплены к кольцу, которое охватывает глобус и является меридианом наблюдателя. Кольцо разбито на градусные деления, счет которых начинается с 0от экватора.

Глобус устанавливается в ящик на особую подушку, укрепленную ко дну ящика таким образом, что одна половина шара находится внутри ящика, другая – снаружи. Круглое отверстие в ящике, в которое вставляется глобус, окаймляется кольцом с делениями, представляющими истинный горизонт. На румбах N и S сделаны прямоугольные вырезы, в которые входит кольцо глобуса. Поверх глобуса для удобства накладывается полусфера, состоящая из кольца, которое охватывает истинный горизонт, и прикрепленных к нему двух взаимно перпендикулярных вертикалов (полуколец). На двух вертикалах нанесены градусные деления, а для удобства снятия высот установлены указатели с острием (ползунки), держащие на вертикалах.

Пересечение вертикалов представляет точку Z зенита.

Для того чтобы иметь картину звездного неба на данный момент, необходимо установить звездный глобус на широту места судна и заданное звездное местное время S_м. Звездный глобус устанавливается следующим образом.

1. Аналогично тому, как изображали небесную сферу на плоскости меридиана наблюдателя, находим положение повышенного полюса. Если широта места судна - нордовая, то повышенный полюс должен находиться над точкой Nord;

Устанавливаем Северный полюс (с Полярной звездой) над точкой Nord в удалении от истинного горизонта; отсчет на дуге меридиана наблюдателя будет равен 90-.

2. Звездное местное время отсчитываем от точки весеннего равноденствия (XXIV). Если, например, заданное S_м= 4^ч30^м6730поворачиваем звездный глобус вокруг оси до тех пор, пока отсчет IV – 30 не придет на меридиан наблюдателя (или в градусах), т.к. S_м=при t_м= 0.

После этого можно решить ряд задач:

• подобрать звезды для наблюдения;

• опознать неизвестное светило;

• определить время восхода, кульминации и захода и т.д.

Для работы с планетами надо их предварительно нанести карандашом по и(из МАЕ).

Подбор звезд для определения места судна. На предполагаемое Т_снаблюдений снимают с карты_си_с, рассчитывают Т_гри выбирают из МАЕ S_м(t_м^). Устанавливают глобус по_си S_м. Ставят крестовину вертикалов так, чтобы оцифрованный край вертикала проходил через выбранное для наблюдений яркое светило с высотой в пределах от 10 до 70.

Для быстрого отыскания подобранных светил на небе снимают с глобуса и записывают их горизонтные координаты – высоты h и азимуты А.

Пример. 3.III. Утром, следуя КК = 220(К = -2), решили произвести определение места по наблюдениям двух звезд для_с= 1210S и_с=3240W. Начало наблюдений в Т_с= 5^ч30^м. Подобрать две звезды для наблюдений.

Решение.

3.III Т_с5^ч30^мt_т^22611,0

⁺N_W2t^7 31,2

3.III Т_гр7^ч30^мt_гр^27342,2

^ _W32 40,0

t_м^24102,2

t_м^241,0

Устанавливаем глобус по = 12S (отсчет 8) и S_м= 241,0. Подобрали две яркие звезды с подходящей разностью азимутов:

 Лиры (Вега) h 28; АNЕ 34= 34;

 Волопаса (Арктур) h 49; АNW 40= 320.

Определение названия неопознанной звезды или планеты. Если по какой-либо причине невозможно сразу опознать наблюдаемое светило, делают это при помощи звездного глобуса. Получают отсчет секстана звезды и берут ее компасный пеленг. Одновременно замечают Т_си ол наблюдений. Сняв с карты_си_си получив из МАЕ S_м(t_м^) на Т_грнаблюдений, устанавливают глобус пои S_м. Исправляют КП_*в ИП, а затем в азимут четвертного счета и устанавливают вертикал по найденному азимуту. Индекс вертикала устанавливают на измеренный ос и находят вблизи его острия наблюдавшуюся звезду. Если под индексом не окажется звезды, то предполагают, что наблюдалась планета. Для проверки этого предположения устанавливают по таблице МАЕ "Видимость планет", какие планеты могут в данное время наблюдаться в районе ближайшего к индексу созвездия.

Пример. 15.VII в Т_с= 22^ч28^м_с= 3018N;_с= 7151W. Наблюдали неизвестное светило и получили ос_*= 3550и КП_*= 272(К = +1). Определить название светила.

Решение. 15.VII Т_с22^ч28^мt_м^33904,9

⁺N_W 5t^7 01,1

16.VII Т_гр03^ч28^мt_т^ 34606,0

^ _W 71 51,0

t_м^27415,0

t_м^274,0

ИП_*= 273= 87NW

В результате произведенного решения установили, что наблюдалась звезда Арктур (Волопаса).

Звездный глобус – достаточно точный и универсальный прибор. Но подобрать звезды для наблюдения или определить их названия можно также другими средствами:

- Star Finder 2102 – D – представляет собой карту звездного неба с острием в центре, на которую нанесены 57 звезд обоих полушарий и 9 прозрачных пластмассовых палеток, каждая для 10-градусного интервала широт с нанесенными графиками азимута и высоты; устанавливается, как и звездный глобус – по местному звездному времени. Достоинство – компактность, недостаток – низкая точность.

Другие «Определители звезд» устроены подобно.

- Таблицы подобранных звезд типа НО-249 (USA) или АР-3270 (UК). Для широты и местного звездного времени через 1приведены высота и азимут для семи звезд, наилучших для обсервации. Недостаток – нельзя применять для Солнца, Луны и Планет, а достоинство – резко сокращается время на вычисление обсервованных координат при применении метода "Перемещенного места" (см. далее).