Малые звездные карты и атласы

Цель работы: знакомство с содержанием малых звездных атласов и методами работы с ними при изучении звездного неба.

Пособия: Армиллярная сфера; Малый звездный атлас акад. А.А. Михайлова; Марленский А.Д. Учебный звездный атлас. М.: Просвещение, 1969. – 32 с.; Рей Г. Звезды: новые очертания старых созвездий. М.: Мир, 2002. – 168 с.; Я. Гевелий. Атлас звездного неба / Ред. и вступ. Статья В.П. Щеглова, 4-е изд. – Ташкент: Фан, 1981; Атлас звездного неба / Ред. К.И. Чурюмов. – М.: Наука, 1996; Подвижная карта звездного неба.

Графическое изображение звездного неба можно создать на поверхности звездного глобуса, а также на звездных картах (планисферах) и в атласах. Все эти разновидности графического представления служат пособием при изучении звездного неба и при выполнении научно-исследовательских работ по астрономии.

Звездные глобусы, где небо проектируется на поверхность сферы, были изобретены еще до нашей эры и в древности имели очень широкое распространение. Сейчас небесные глобусы почти не используются наблюдателями, так как они не совсем удобны в практическом пользовании: фигуры созвездий на них задаются в зеркальном отображении. Это связано с тем, что на звездный глобус мы смотрим снаружи, а наблюдаем реальное звездное небо, находясь внутри небесной сферы.

Примерами звездных карт могут служить небесные планисферы и подвижная карта звездного неба.

Звездные атласы содержат нескольких звездных карт, каждая из которых изображает только определенную часть звездного неба.

При создании звездных карт приходится проектировать участки небесной сферы на плоскость карты. Системы проекции выбираются такими, чтобы изображаемые на картах созвездия претерпевали при проектировании наименьшие искажения, то есть, чтобы вид созвездий на картах практически не отличался от вида созвездий на небе.

Например, в широко популярной среди начинающих астрономов подвижной карте звездного неба представлена видимая часть небосвода и исключена область южного полюса мира. Здесь небо спроектировано на плоскость небесного экватора.

Для начального изучения звездного неба удобны также так называемые малые звездные атласы. К достоинствам этих атласов относится то, что они содержат небольшое количество карт, а все звезды, представленные в них, являются достаточно яркими, видны невооруженным глазом и могут быть легко отождествлены на небе. Кроме того, в малых звездных атласах, рассчитанных на неопытных наблюдателей, принято указывать границы и названия созвездий.

В небесных атласах с максимальной точностью воспроизведены относительные расположения звезд и незвездных объектов небесной сферы. Для этого необходимо использование сетки сферических координат.

Одним из лучших малых звездных атласов является звездный атлас, составленный академиком А.А. Михайловым и выдержавший несколько изданий. Этот звездный атлас состоит из четырех карт, на которые нанесены все видимые невооруженным глазом звезды северной небесной полусферы и большей части южной небесной полусферы. На смежных картах имеется по нескольку одних и тех же созвездий, облегчающих переход от одной карты к другой при изучении звездного неба.

Первая карта звездного атласа изображает северную полярную область неба и прилегающие к ней окрестности в проекции на плоскость небесного экватора; центром карты является северный полюс мира (находящийся вблизи Полярной звезды). Сетка небесных экваториальных координат нанесена тонкими черными линиями: круги склонения – радиальными прямыми, небесные параллели – концентрическими окружностями. Круги склонения оцифрованы в часах, от 0^ч до 23^ч, черными цифрами, расположенными по обрезу карты около соответствующих кругов склонения; эти цифры обозначают прямое восхождение каждого круга склонения. Небесные параллели оцифрованы в градусах красными цифрами, расположенными вдоль одного круга склонения. Оцифровка небесных параллелей обозначает их склонение , то есть угловое расстояние от небесного экватора. Склонение северного полюса мира числом на карте не обозначено, так как известно, что оно равно 90º.

Другие три карты изображают экваториальный пояс неба, с прилегающими к нему окрестностями. Область вблизи южного полюса мира исключена из атласа, так как она не доступна наблюдениям в средних северных широтах. Эти три карты составлены в равнопромежуточной цилиндрической проекции: круги склонения изображены прямыми линиями (образующими круглого цилиндра), параллельными боковым обрезам карты, а небесные параллели – прямыми линиями (направляющими круглого цилиндра), параллельными верхнему и нижнему обрезам карты.

Оцифровка кругов склонения в часах представлена на верхнем и нижнем обрезах карт. Оцифровка небесных параллелей в градусах проставлена на боковых обрезах карт. Небесный экватор выделен более жирной линией и оцифрован 0º. Выше него расположена северная небесная полусфера (склонение в ней положительно ), а ниже – южная небесная полусфера (склонение в ней отрицательно ). Синусоидальная линия на этих картах изображает эклиптику, то есть путь видимого годового движения Солнца на фоне звезд, обусловленного действительным годовым обращением Земли вокруг Солнца. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются: одна – точкой весеннего равноденствия ^ (, ), другая – точкой осеннего равноденствия d (, ). На обрезах карты нанесена штриховка, позволяющая отсчитывать приближенные экваториальные координаты небесных объектов, изображенных на картах.

Перед измерениями необходимо установить цену одного деления штриховки карт по обеим экваториальным координатам и . Если разность координат двух оцифрованных кругов есть и , а между ними умещается делений штриховки карты, то, очевидно, цена одного деления по прямому восхождению будет

,

(3.1)

а по склонению

.

(3.2)

Красные цифры на обрезах карт обозначают даты (числа месяцев), в среднюю полночь которых круги склонения, оцифрованные ими, находятся в верхней кульминации, то есть совпадают в этот момент с южной половиной небесного меридиана. В этот же момент Солнце находится вблизи диаметрально противоположного круга склонения, совпадающего с северной половиной небесного меридиана, то есть, находится вблизи нижней кульминации.

На картах звездных атласов изображены только те небесные объекты, экваториальные координаты которых (прямое восхождение и склонение ) остаются неизменными в течение длительных промежутков времени. Солнце, Луна и планеты на картах не видны, поскольку их экваториальные координаты непрерывно меняются. В действительности, даже у объектов, нанесенных на карты, экваториальные координаты медленно изменяются, главным образом, из-за поворота экваториальной сетки координат, связанного с медленным поворотом земной оси (явление прецессии). Поэтому карты звездных атласов составляются по положению координатной сетки и значениям экваториальных координат небесных объектов на начало определенного года, называемого эпохой карт или эпохой равноденствия. Эпохой карт Малого звездного атласа А.А. Михайлова является 1950,0, то есть начало 1950 г.

Названия созвездий написаны на картах красными буквами. Яркие звезды в созвездии обозначены красными буквами греческого и латинского алфавитов, причем, как правило, чем ярче звезда, тем более ранней буквой алфавита она обозначается, хотя имеются и исключения.

Собственные имена звезд, русские и латинские названия созвездий и списки различных объектов приведены в таблицах атласа, предшествующих картам. Списки объектов содержат их основные характеристики и составлены в порядке возрастания прямого восхождения .

Границы созвездий на картах показаны сплошными красными линиями. Эти границы установлены в 1922 г. на I съезде Международного астрономического союза.

Небесные объекты изображены на картах различными знаками, значения которых приведены под нижним обрезом карт. Видимый блеск звезд различен и выражается в условных единицах, называемых звездными величинами (магнитудами – ). Наиболее яркие звезды считаются звездами нулевой звездной величины (0^m). Звезды, блеск которых приблизительно в 2,5 раза слабее блеска звезд 0^m, считаются звездами первой звездой величины (1^m). Звезды 2^m слабее звезд 1^m тоже приблизительно в 2,5 раза и т.д. На пределе видимости невооруженным глазом находятся звезды 6-й звездной величины (6^m), которые, согласно закону Погсона, слабее звезд первой видимой звездной величины в 100 раз. В звездном атласе А.А. Михайлова принята более точная градация видимого блеска звезд, а именно, через половину звездной величины (0,5^m). В зависимости от видимой звездной величины звезды постоянного блеска изображены черными кружочками различных диаметров, – чем звезды ярче, тем более крупными кружочками они изображены.

Необычные небесные объекты обозначены в атласе специальными значками. Звезды, меняющие по тем или иным причинам свой блеск, называемые переменные звездами, обозначены черными кружками, обведенными ободком. Диаметр внутреннего темного кружка соответствует видимой звездной величине звезды в момент ее минимального блеска. Диаметр внешнего кружка соответствует максимуму. Двойные звезды, двойственность которых обнаруживается лишь в телескоп, обозначены перечеркнутыми кружками. Близкие звезды изображены черным кружком с коротенькой касательной линией. Звездные скопления обозначены компактной группой точек. Туманные объекты представлены как небольшие заштрихованные пятнышки неправильной формы. Млечный Путь изображен в виде клочковатой полосы голубого цвета, простирающейся по всем четырем картам.

Задания:

1. Оцифровать мелом на черном глобусе сетку небесных экваториальных координат и отождествить круги этой сетки с соответствующими линиями сетки карт звездного атласа.

2. Указать границы карт звездного атласа А.А. Михайлова по прямому восхождению и по склонению.

3. Определить цену наименьшего деления штриховки карт звездного атласа по прямому восхождению и склонению. Сравнить по этому признаку разные карты и атласы.

4. По картам звездного атласа А.А. Михайлова определить экваториальные координаты, характеристику и видимую звездную величину пяти наиболее ярких звезд созвездия: 1) Возничего; 2) Кассиопеи; 3) Большого Пса; 4) Близнецов; 5) Ориона; 6) Лебедя; 7) Скорпиона; 8) Льва.

5. Подсчитать в «Атласе звездного неба» К.И. Чурюмова количество звездных скоплений, двойных и переменных звезд в созвездии: 1) Лебедя; 2) Скорпиона; 3) Стрельца; 4) Змееносца; 5) Кассиопеи; 6) Возничего; 7) Персея; 8) Близнецов.

6. Для того же созвездия указать название и видимую звездную величину наиболее яркой двойной звезды и наиболее яркой переменной звезды в максимуме блеска.

7. По картам звездного атласа определить экваториальные координаты, характеристику и видимую звездную величину звезд: 1) Альдебарана и Фомальгаута; 2) Альтаира и Проциона; 3) Веги и Ригеля; 4) Арктура и Сириуса; 5) Кастора и Антареса; 6) Регула и Алголя; 7) Денеба и Поллукса; 8) Капеллы и Спики.

8. Выписать названия ярких созвездий, по которым проходит Млечный Путь.