Наблюдая за звездным небом, если прогулка затягивается, мы можем обнаружить, что расположение звезд меняется. И все мы уже с детства знаем, что это происходит из-за вращения Земли вокруг своей оси.
Слово «небо» так часто употребляется астрономами, что, приступая к наблюдениям звездного «неба», необходимо, прежде всего, уточнить, что современная наука понимает под этим термином. Когда мы находимся на открытом месте (например, в поле или на море), весь мир представляется нам как бы разделенным на две части. Под ногами у нас земная поверхность, а все, что мы видим над нею, составляет небо. Можно сказать, таким образом, что небом называется мировое пространство, рассматриваемое сквозь воздушную оболочку Земли – атмосферу
Небо всегда кажется нам почти сферическим куполом, опирающимся своими краями на земную поверхность. Этот обман чувств послужил причиной для всех древних идей о «небесной тверди» или твердом небосводе. Хотя в настоящее время никто из мало-мальски образованных людей не считает небо твердым куполом, термин «небосвод» сохранился. Мы будем понимать под этим словом то обманчивое восприятие «небесного купола», которое свойственно всем людям.
Столь же широко распространен и другой обман чувств. Мы не ощущаем разницы в расстояниях до Солнца, Луны и звезд. Все небесные светила кажутся нам одинаково удаленными от Земли и движущимися по одному «небосводу».
В действительности звезды движутся в пространстве и расстояние до них различно. Ведь, если, например, оценить на глаз расстояние до деревьев за окном. Какое из них ближе к нам? Насколько? На эти вопросы мы легко ответим. А теперь мысленно будем удалять эти два дерева. До 500 м человек уверенно определяет различия в расстояниях до предметов, а максимум до 2 км. А на больших расстояниях человек неосознанно пользуется другими критериями – сравнивает видимые угловые размеры, опирается на перспективу видимой картины. Следовательно, если деревья находятся в открытой местности, где больше ничего нет, то, начиная с некоторого расстояния, мы перестанем различать, какое дерево ближе (дальше) и тем более не сможем оценить расстояние между ними. Нам будет казаться с определенного момента, что деревья одинаково удалены от нас. А на небе, когда расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 км, до Солнца – около 150 млн. км, а до самой близкой звезды (не считая Солнца), α Центавра, – в 275 400 раз больше, чем до Солнца. Поэтому и на небе нам кажется, что все светила находятся на одинаковом расстоянии. Человеческие глаза в лучшем случае могут различать расстояния лишь в пределах 2км.
Поэтому, рассматривая небесные явления, астрономы для удобства рассуждений представляют себе некоторую воображаемую сферу произвольного радиуса с центром в глазу наблюдателя, на поверхность которой проектируются изображения небесных светил. Такая условная сфера получила название небесной сферы.
Когда Солнце скроется за горизонт и наступит звездная ночь, обратите внимание на какую-нибудь яркую звезду в южной части неба. Заметьте ее расположение по отношению к какому-нибудь земному предмету, а затем повторите (с того же места!) наблюдение через полчаса или через час. Вы обнаружите, что наблюдаемая вами звезда заметно сместилась на небосводе. Легко проверить, что и все остальные звезды испытали при этом подобное же смещение. Следовательно, все звездное небо, как единое целое, кажется вращающимся вокруг Земли.
Возьмем теперь фотоаппарат, установим его объектив на «бесконечность» и, укрепив неподвижно, направим его в северную часть звездного неба, туда, где виднеется Полярная звезда. Произведем снимок звезд с экспозицией около часа. Звезды благодаря своему видимому движению изобразятся концентрическими дугами, общий центр которых близок к Полярной звезде
Кажется, что небо вращается вокруг невидимой оси, расположенной около Полярной звезды. Таким образом, на небосводе или, точнее, на небесной сфере есть неподвижная точка, вокруг которой, как нам кажется, движутся все наблюдаемые нами звезды. Она называется Северным полюсом мира. Противоположная, также неподвижная, точка небесной сферы называется Южным полюсом мира. Прямая, соединяющая оба полюса мира, получила название оси мира. При наблюдении звездного неба создается обманчивое впечатление, что все звезды укреплены на какой-то невидимой прозрачной хрустальной сфере (так думали древние) и эта сфера медленно вращается вокруг оси мира, завершая полный оборот за сутки.
Но суточное вращение неба очень зависит от нашего положения на земном шаре - если мы окажемся в южном полушарии, нам будет очень непривычно, что Солнце движется по небу в противоположном направлении - справа налево. Посмотрим подробнее, как изменяется видимое вращение небесного свода в разных местах Земли.
Для начала следует запомнить, что высота полюса мира (точки, вокруг которой происходит вращение неба) над горизонтом всегда равна географической широте места наблюдения. Значит, на северном полюсе Полярная звезда будет находиться в зените, а все светила будут в суточном вращении двигаться слева направо параллельно горизонту, никогда не восходя и не заходя. Находясь на полюсе, мы могли бы увидеть звезды только одного полушария, зато в любую ночь.
В средних широтах часть звезд в окрестностях полюса никогда не опускается под горизонт, но такая же область неба вокруг противоположного полюса никогда не доступна для наблюдений, остальные же звезды, полосой расположенные с обеих сторон небесного экватора, восходят и заходят в течение суток.
Примерно так же будет выглядеть и движение светил в средних широтах южного полушария с той только разницей, что будет виден над горизонтом Южный полюс мира, вокруг которого звезды вращаются по часовой стрелке, а знакомые нам экваториальные созвездия, перевернутые "вверх ногами", выше всего поднимаются в северной части неба и двигаются справа налево.
Напротив, для наблюдателя на экваторе не существует невосходящих звезд (впрочем, как и незаходящих) - все звезды неба доступны для наблюдений, они восходят вертикально в восточной части горизонта и ровно через 12 часов заходят в западной части неба.
Интересная картина будет наблюдаться на земном экваторе. Географическая широта всех его точек равна нулю. Следовательно, нулю должна быть равна для наблюдателя и высота Северного полюса мира. Таким образом, на земном экваторе полюсы мира совпадают с точками севера и юга, а ось мира лежит в горизонтальной плоскости, совпадая с полуденной линией. Небесный экватор здесь проходит через зенит, и его плоскость перпендикулярна к плоскости горизонта. Отсюда следует, что и все звезды для наблюдателя на земном экваторе будут двигаться в течение суток по окружностям, плоскости которых перпендикулярны к горизонтальной плоскости. На земном экваторе нет невосходящих звезд. Здесь все звезды в течение суток дважды пересекают линию горизонта, а если бы не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть все звездное небо.
На следующих рисунках мы видим изображения, которые оставляют звезды на фотопленке при своем суточном движении, полученных на экваторе в Эквадоре.
Если вы стоите на линии экватора вы можете увидеть Южный полюс мира, на горизонте на юге и Северный полюс мира, на горизонте в противоположном направлении. Вращения Земли делает возможным наблюдать эти удивительные картины.
Вид с юга, Южный полюс является центром окружности, вокруг которого движутся звезды, и находится на горизонте. Яркий метеор оставил свой "след" на картинке вблизи Южного полюса.
Северный полюс является центром окружности (Полярная звезда), вокруг которого движутся звезды, и также находится на горизонте.
Вид с запада. На линии экватора, звезды движутся вертикально, поднимаясь на востоке и опускаясь на западе.
А здесь все эти картины соединены вместе и, используя небольшую долю воображения, можно представить всю картину движения звездного неба на экваторе.
Посмотрите на эту удивительную картину
Благодаря годовому движению Солнца по созвездиям вид звездного неба в течение года непрерывно изменяется. Созвездие, в котором в данный момент находится Солнце (точнее, на которое оно проектируется с Земли), наблюдению недоступно, так как восходит и заходит вместе с Солнцем, кульминируя в полдень. Наоборот, созвездие, противоположное Солнцу (например, в декабре созвездие Скорпиона), отлично видимо всю ночь и кульминирует в полночь.
Так как Солнце непрерывно движется по эклиптике, то в полночь в разные месяцы года будут кульминировать разные созвездия. Поэтому, например, летом по вечерам видны одни созвездия (кроме незаходящих), зимой - другие. Странствуя на фоне звездного неба, Солнце своим присутствием как бы «гасит» одно созвездие за другим. Через некоторое время Солнце возвращается к исходной точке эклиптики, и снова начинается прежний цикл уже знакомых изменений. Одновременно с этим и Земля полностью завершает свой очередной оборот вокруг Солнца.
А теперь посмотрите, как движутся звезды по небу над вулканом Котопакси в Эквадоре с вечера и до утра. Съемка сделана французом Stéphane Guisard, который является главным оптиком в обсерватории Параналь.
Комментариев нет:
Отправить комментарий