Наблюдения звёздного неба

DjVu

      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Эта небольшая книжка предназначена для начинающих любителей астрономии и, конечно, не может охватить даже малой доли всего того интересного, что сейчас имеется в астрономии. Цель книжки — познакомить читателей с основными созвездиями звездного неба и с интересными небесными объектами, доступными наблюдениям скромными любительскими средствами и даже невооруженным глазом. Наиболее приемлемыми и имеющими научную ценность являются любительские наблюдения переменных звезд, метеоров, покрытий звезд Луной и явлений в системе спутников Юпитера.
      Одновременно автору хотелось подчеркнуть, что астрономия — не описательная, а хотя и очень интересная, но все же сложная физико-математическая наука, изучающая законы природы и пользующаяся точными математическими построениями.
      Любителям астрономии, желающим изучать эту увлекательную науку, рекомендуется научно-популярная литература, по ознакомлении с которой и при достаточной физико-математической подготовке они Смогут освоить курс общей астрономии.
      Если среди многочисленных любителей астрономии хотя бы несколько человек, прочитав книжку, увлекутся астрономией, начнут всерьез ее изучать и регулярно наблюдать звездное небо, то автор с удовлетворением будет считать свою задачу выполненной.
      От издательства. Во время подготовки книги к выпуску ее автор доцент Михаил Михайлович Дагаез скончался. М. М. Дагасв был автором не только этой книги, но и других, которые были высоко оценены педагогической и научной общественностью. Издательство особо отмечает заслуги М. М. Дагаева в создании научно-популярных и педагогических книг.
     
      ГЛАВА ПЕРВАЯ
      ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
     
      1. Созвездия — участки звездного неба
      В темную, безлунную и безоблачную ночь на небе видно множество звезд. Кажется, трудно разобраться в этой величественной картине звездного неба, о которой вдохновенно писал наш великий соотечественник М. В. Ломоносов (1711 — 1765):
      «Открылась бездна звезд полна,
      Звездам чйсла нет, бездне — дна».
      Еще трудней представляется задача пересчитать все видимые на небе звезды. Но трудная на первый взгляд, она становится вполне разрешимой, если применить правильные способы ее решения. Эти способы создавались не сразу, а десятилетиями и веками, и первые из них уходят своими корнями в глубокую древность. Именно на заре человеческого общества, когда впервые возникло примитивное производство, уже кочевым племенам необходимо было ориентироваться при переходах с места на место с тем, чтобы отыскать путь к прежним местам стоянок. На более высокой ступени развития человеческого общества, при возникновении земледелия, появилась необходимость вести, хотя бы и грубый, счет времени для регулирования сельскохозяйственных работ.
      Какой же выход видели из создавшегося по положения древние народы, не имевшие в своем распоряжении даже самых элементарных зачатков современных нам наук? Единственно, что было всегда перед ними, а вернее, над ними, — это звездное небо, по которому древние народы стали постепенно учиться ориентироваться на местности и вести счет времени. Практическая необходимость изучения звездного неба привела к зарождению науки, получившей впоследствии в Древней Греции название астрономии, происшедшее от двух греческих слов: астрон — звезда и номос — закон.
      Но само название совсем ие служит доказательством зарождения и развития этой науки только в Древней Греции. Астрономия возникла и самостоятельно развивалась буквально у всех народов, но степень ее развития, естественно, находилась в прямой зависимости от уровня развития производительных сил и культуры народов.
      Если кто-либо из читателей совершал увлекательное путешествие из Москвы в Ярославль по Ярославскому шоссе, то не мог не обратить внимания на сравнительно небольшое число поворотов на всем его протяжении. Шоссе почти прямолинейно, и его повороты связаны лишь с обходом оврагов, болотистых мест или слишком крутых холмов. А ведь Ярославское шоссе проложено в основном по старой проезжей дороге, исстари связывавшей Москву с Ярославлем.
      Оба города — почти ровесники. Москва упоминается в летописях с 1147 г., хотя, судя по последним археологическим раскопкам в Московском Кремле, она как селение существовала уже во второй половине X в. Ярославль основан в 1010 г. К этому же времени относится и появление проезжего тракта между двумя городами. Каким же путем удалось в те времена проложить удивительно прямую наикратчайшую дорогу между двумя удаленными друг от друга городами? Да только таким же, каким была проложена не менее прямая дорога между Москвой и Владимиром — ориентировкой по звездам; других способов ориентировки в те времена не было.
      Но как же можно ориентироваться по звездам, если их видно на небе великое множество? Казалось бы, легко запутаться в этом обилии звезд. Вот для этого и нужно было прежде всего сгруппировать яркие звезды (которых на небе не так уже много) в фигуры, хорошо запоминающиеся своими контурами. Такие звездные фигуры — сочетания звезд, или созвездия — были выделены, а позже к ним отнесли и более слабые звезды, расположенные в районе созвездий. Вполне естественно, что различные народы создавали своим воображением разные созвездия, а если случайно контуры созвездий и совпадали, то они именовались по-разному. Источниками названий созвездии, как правило, служили мифы о богах, сказания о легендарных героях и связанных с ними событиях, различные животные и, наконец, орудия производства, используемые пародами в повседневной жизни.
      Так, известную группу из семи ярких звезд, напоминающую очертание ковша, древние греки назвали Большой Медведицей. Если к этой группе звезд присоединить слабые звезды, расположенные вблизи ковша, то при достаточной фантазии можно провести границы этого созвездия так, что они будут напоминать очертания какого-то большого зверя (рис. 1).
      Греческий миф рассказывает о том, что нимфа Каллисто была превращена ревнивой супругой Зевса Герой в медведицу, которую затравил на охоте собаками ее собственный сын Аркад (Волопас). Зевс дал Каллисто бессмертие, поместив ее на небе в виде созвездия Большой Медведицы. Рядом с Большой Медведицей расположены и ее преследователи — Волопас и Гончие Псы (рис. 2), но созвездие Гончих Псов появилось на небе лишь в XVII в., когда древнегреческий миф был дополнен спутниками охотника. В Древней Греции созвездие Большой Медведицы называлось также Колесницей, о чем упоминает Гомер в «Одиссее».
      В Древней Руси это же созвездие имело разные названия — Воз, Колесница, Кастрюля, Ковш; народы, населявшие территорию Украины, называли его Телегой; в Заволжье оно звалось Большим Ковшом, а в Сибири — Лосем. И до сих пор в некоторых областях нашей страны сохранились эти названия.
      По аналогии другую группу из семи, ио более слабых звезд, расположенных вблизи Большой Медведицы и также напоминающую очертания ковша, древние греки назвали созвездием Малой Медведицы. Эта же группа звезд была наименована сибиряками Малым Ковшом, а народы, населявшие побережье Ледовитого океана, видели в ней белого медведя с задранной вверх головой, на носу которого красовалась Полярная звезда, расположенная в самом конце ручки ковша (рис. 3).
      Весьма оригинально название этих двух созвездий у народов, населявших территорию нынешней Казахской ССР. Наблюдая звездное небо, они, как и другие народы, обратили внимание на неподвижность Полярной звезды, которая в любое время суток неизменно занимает одно и то же положение над горизонтом. Вполне естественно, что эти народы, основным источником существования которых были табуны лошадей, назвали Полярную звезду «железным гвоздем» («Темир-Казык»), вбитым в небо, а в остальных звездах Малой Медведицы видели привязанный к этому «гвоздю» аркан, надетый на шею Коня (созвездие Большой Медведицы). В течение суток Конь обегал свой путь вокруг «гвоздя» (рис. 4). Таким образом, древние казахи объединяли созвездия Большой и Малой Медведицы в одно.
      Рис. 4. Созвездия Большой и Малой Медведицы, объединенные в созвездие Коня
      Если среднюю звезду хвоста Большой Медведицы мысленно соединить прямой линией с Полярной звездой и продлить эту линию дальше, то мы увидим созвездие Кассиопеи, очертание которого напоминает перевернутую и несколько растянутую букву «М» (или латинскую «W»). Это созвездие древними гре-ками было названо в честь мифической царицы Кассиопеи: в очертаниях этого созвездия они видели трои с сидящей на нем царицей (рис. 5). Белорусский парод видел в этом созвездии двух косцов, косящих траву (рис. 6).
      Рис. 5 Созпездие Кассиопеи в представлении древних греков
      Сравнительно яркие звезды, расположенные вблизи созвездия Кассиопеи, древние греки сгруппировали в четыре созвездия и назвали их созвездиями Цефея, Андромеды, Персея и Пегаса. Контур созвездия Цефея, примыкающего к Кассиопее с запада, напоминает кресло с высокой спинкой или трон. С восточной стороны с Кассиопеей граничит созвездие Персея, контур которого напоминает циркуль и в то же время имеет сходство с бегущим человеком. Под созвездием Кассиопеи, рядом с Персеем, расположены в виде вытянутой цепочки четыре яркие звезды созвездия Андромеды, из которых самая правая входит одновременно и в соседнее созвездие Пегаса; его яркие звезды образуют фигуру, схожую с квадратом и поэтому часто называемую Квадратом Пегаса.
      Все эти пять созвездий связаны общей увлекательной древнегреческой легендой. У эфиопского царя Цефея и его жены Кассиопеи была дочь, красавица Андромеда. Гордясь красотой своей дочери, Кассиопея объявила, что Андромеда прекраснее любой из нереид — красивых молодых жительниц морских глубин, многочисленных дочерей бога Эгейского моря Нерея. Обиженные нереиды пожаловались главному богу морей Посейдону, а тот, разгневавшись, послал к берегам Эфиопии чудовище, пожиравшее людей. Местный эфиопский оракул (предсказатель) возвестил, что страна может избавиться от чудовища, если ему будет отдана на съедение Андромеда. Так и пришлось поступить. Андромеду приковали цепями к прибрежной скале; ее прикованные распростертые в обе стороны руки изображены цепочкой ярких звезд. А в то же время молодой герой Персей, выполняя повеление своего владыки Полидекта, царя острова Серифоса в Критском море, добрался до логова злобной женщины-чудовища — одноглазой Медузы, на голове которой вились змеи, а взгляд обращал все живое в камень. Персей застал Медузу спящей, но, на всякий случай, подошел к ней спиной, смотря на отражение Медузы в своем полированном щите. Когда он отрубил Медузе голову, то из ее туловища родился крылатый конь Пегас, а Персей, взяв ее голову с собой, полетел на своих крылатых сандалиях обратно к острову Серифосу. По иной версии Персей мчался обратно на Пегасе. Но на пути домой Персей увидел прикованную к скале Андромеду и подбиравшееся к ней чудовище. Персей направил на него голову Медузы, и под ее взглядом чудовище окаменело. Персей отпустил Пегаса, который упал в море. Освобожденная Андромеда вышла замуж за Персея и вместе с ним покинула Эфиопию. По одной из легенд уничтоженное Персеем чудовище называлось Китом, и, видимо, поэтому одно из созвездий, расположенное значительно ниже Андромеды и Пегаса, под созвездием Рыб, получило название Кита.
      Зимними вечерами над южной стороной горизонта красуется самое эффектное созвездие неба — созвездие Ориона, бросающееся в глаза своими семью яркими звездами, из которых расположение четырех напоминает гигантскую букву X, а три остальные, вытянутые в ряд, перечеркивают эту букву посредине. Справа от верхних ярких звезд, а также левее и выше них видны две дуги из слабых звезд, обращенные вогнутостью к ярким звездам. Древние греки назвали это созвездие именем мифического великана, охотника Ориона (рис. 7), и представляли его прикрывающимся щитом из львиной шкуры (правая дуга слабых звезд) и замахивающимся палицей, т. е. дубиной (левая верхняя дуга слабых звезд), на бегущего к нему справа Быка (Тельца). Три средние яркие звезды изображали охотничий пояс, к которому привешен меч — ряд слабых звезд, расположенных книзу от пояса. Современная астрономия тоже часто пользуется этими терминами — пояс и меч Ориона.
      В III в. до нашей эры греческие (александрийские) астрономы свели название созвездий в единую систему, которую впоследствии заимствовала европейская наука и сохранила се до наших дней, в особенности названия созвездий северного полушария неба. В южном же полушарии, изучение которого европейцами началось, по существу, лишь в XVIII и XIX вв., созвездия получили более современные названия: Телескоп, Часы, Насос и другие.
      В настоящее время под созвездиями подразумевают не выделяющиеся группы звезд, а участки звездного неба, так что все звезды (как яркие, так и слабые) причислены к созвездиям. Современные грани* цы и названия созвездий утверждены в 1922 г, на I съезде Международного астрономического союза (MAC). Все небо разделено на 88 созвездий, из ко* торых 31 находится в северном небесном полушарии, а 48 — в южном. Остальные 9 созвездий (Рыбы, Кит, Орион, Единорог, Секстант, Дева, Змея, Змееносец и Орел) расположены в обоих небесных полушариях, по обе стороны от воображаемого на небе большого круга, называемого небесным экватором, что на латинском языке означает «уравниватель», так как он делит все небо на два равных полушария.
      Как найти приближенное положение небесного эк- ватора, мы покажем несколько ниже, а сейчас отметим, что на территории Советского Союза видны все созвездия северного полушария неба и некоторые созвездия южного полушария, в зависимости от географической широты места наблюдения: чем оно расположено южнее, тем больше созвездий южного полушария доступно наблюдениям. Так, в Ленинграде видна лишь часть звезд южного созвездия Скорпиона и то очень низко над горизонтом, а созвездие Центавра совсем не видно. В Армении же, Грузии и Узбекистане видны уже многие звезды созвездия Центавра и все созвездие Скорпиона.
      Далеко не все созвездия могут быть сразу найдены на небе, так как многие из них состоят из слабых звезд, и только около 30 созвездий четко выделяются своими контурами и яркими звездами. К ним относятся созвездия Большой Медведицы, Пегаса, Кассиопеи, Возничего, Льва и другие. Площади, занимаемые созвездиями на небе, и число звезд в них далеко не одинаковы. Кстати, отметим, что расстояния между видимыми положениями звезд на небе измеряются в градусах, минутах и секундах дуги, а площади, занимаемые созвездиями на небе, — в квадратных градусах. Из ярких созвездий самым большим по площади является созвездие Большой Медведицы, занимающее площадь в 1280 квадратных градусов и насчитывающее, помимо семи ярких звезд ковша, еще 118 звезд, видимых невооруженным глазом. Самое же маленькое созвездие находится в южном полушарии неба и не видно на территории СССР — это красивое яркое созвездие Южного Креста, площадью в 68 квадратных градусов, состоящее из пяти ярких и 25 более слабых звезд. Самого маленького созвездия северного неба обычно не знают, так как оно состоит всего лишь из 10 видимых невооруженным глазом слабых звезд; оно называется созвездием Малого Коня, имеет площадь в 72 квадратных градуса и примыкает к юго-западной границе созвездия Пегаса.
      Больше всего ярких звезд, а именно 12, содержит созвездие Скорпиона, но, пожалуй, самым красивым созвездием всего неба является уже упоминавшееся созвездие Ориона, насчитывающее 120 звезд, видимых невооруженным глазом, среди которых семь выделяются своим блеском.
      В каждом созвездии основные звезды имеют те или иные обозначения. В древности наиболее ярким звездам каждого созвездия давались собственные имена, многие из которых, главным образом греческие и арабские, дошли до наших дней. Так, семь ярких звезд ковша Большой Медведицы получили названия: Дубхе, Мерак, Фекда, Мегрец, Алиот, Мицар и Бе-нетнаш. Самая яркая звезда созвездия Волопаса сначала именовалась Аркадом (царем Аркадии), по-гречески — Пастухом, а затем и до сих пор — Арктуром, т. е. Охотником за медведицей (от греческого «арк-тос» — медведица и «теревтес» — охотник). Яркая звезда в созвездии Персея, изменение блеска которой было замечено арабами почти 1000 лет назад, получила имя Эль-Гуль (современное имя — Алголь), что означало «Демон», который, по убеждению древних арабов, отличался лицемерием и двуличием. Древние греки, очевидно, тоже знали о переменности блеска этой звезды и приписывали ей дурные воздействия. Недаром в их легендах эта звезда считалась единственным глазом злобной Медузы, способным превращать в камень живые существа. Капеллой или, в переводе с латинского, Козочкой названа наиболее яркая звезда созвездия Возничего, изображавшегося на старинных картах в виде мужчины-возницы (кучера) с кнутом, двумя козлятами в левой руке и с козой на плече.
      По мере увеличения числа изучаемых звезд сталр невозможно запоминать их имена, и с 1603 г. сравни) тельно яркие звезды в созвездиях стали обозначать буквами греческого алфавита, как правило, в порядк убывания блеска звезд, хотя из этого правила имеется много исключений. В виде примера сошлемся опятй на Большую Медведицу, звезды которой обозначены буквами греческого алфавита не в порядке убывания блеска, а по контуру ковша (см. рис. 1). В результате оказалось, что самая яркая звезда созвездия, Алиот обозначена не первой (а), а пятой буквой (е) греческого алфавита (см. табл. 1 на с. 161).
      В созвездии Близнецов звезда а (Кастор) слабее звезды р (Поллукс), в созвездии Ориона звезда Бетельгейзе (а) слабее звезды Ригеля (Р), в созвездии Пегаса наиболее яркая звезда обозначена буквой е, а звезда а (Маркаб) — лишь третья по блеску. В созвездии Дракона самой яркой является звезда Этамин (у), за ней по блеску следует звезда ц, а звезда а (Тубан) занимает восьмое место. В созвездии же Стрельца буквой а обозначена лишь шестнадцатая по блеску звезда, а наиболее ярким звездам присвоены обозначения е (Каус Аустралис), а (Нунки), Z, и 6.
      Значительно позже для обозначений звезд ввели цифровую нумерацию по созвездиям, ныне, как правило, применяемую лишь для слабых звезд, которые В ряде созвездий обозначаются также буквами латинского алфавита. Обозначения звезд проставляются на современных картах звездного неба и в специальных списках звезд, именуемых звездными каталогами. К настоящему времени астрономы зарегистрировали в звездных каталогах все звезды, видимые невооруженным глазом, а также многие звезды, доступные наблюдениям лишь в телескопы. Перепись звезд показывает, что невооруженному глазу доступны наблюдениям на всем небе около пяти с половиной тысяч звезд, причем на территории СССР видно только около трех тысяч. Остальное множество звезд из-за их слабого блеска невооруженному глазу недоступно.
      Постепенная детализация в изучении звезд привела к необходимости ввести количественную оценку их «видимой яркости» или, как теперь принято более правильно называть, их блеска. Что звезды имеют различный блеск, видно уже при первом, даже беглом обзоре звездного неба: одни из них очень ярки и сразу привлекают внимание наблюдателя, другие менее ярки, и не так бросаются в глаза, третьи настолько слабы, что не видны невооруженным глазом и для их наблюдения требуются оптические инструменты. Чтобы точно определять блеск звезд, необходимо ввести определенную числовую шкалу. Можно было бы измерять количество света, которое доходит от звезды до наблюдателя (до Земли), в обычных единицах световой энергии, применяемых в физике. Однако подобная система оценки блеска звезд была бы практически неудобной по двум причинам:
      во-первых, количество света, доходящее от звезд до нас, так ничтожно мало, что измерение его общепринятыми физическими единицами было бы подобно измерению размеров деталей механизма наручных часов километрами; во-вторых, принятая в этом случае градация блеска звезд была бы так велика, что шкала блеска оказалась бы необычайно громоздкой и невозможно было бы запомнить значений блеска даже самых ярких звезд.
      Поэтому блеск звезд выражается не в абсолютных физических (или светотехнических) единицах, а в особой условной шкале, введенной еще во II в. до нашей эры древнегреческим астрономом Гиппархом (180 — 110 г. до н. э.), когда не было и в помине физических единиц измерений световой энергии. Эта шкала называется шкалой звездных величин. Само название шкалы, может быть, и не совсем удачно, поскольку шкала не оценивает линейных размеров звезд, а только позволяет сравнивать друг с другом блеск звезд. В наше время шкала звездных величин значительно усовершенствована и для определения блеска звезд используется точная оптическая аппаратура.
      Если начинающий любитель астрономии спросит, как можно оценивать блеск звезд в условной шкале, пусть он вспомнит измерение температуры. Ведь температура есть определенная физическая характеристика, а измеряется она в условной шкале, называемой градусной шкалой.
      Шкала звездных величин основана на восприятии света глазом. Оказывается, человеческий глаз четко отмечает различие интенсивности источников света, если один из них приблизительно в 2,5 раза ярче другого. Это свойство глаза стало известно науке лишь в конце XVIII в. и является частным случаем более общего психофизиологического закона, сформулированного в XIX в. Э. Вебером (1795 — 1878) и Г. Фех-нером (1801 — 1887). Этот закон гласит: Изменение какого-либо ощущения прямо пропорционально относительному изменению раздражающего фактора, или, иначе, если сила раздражения увеличивается в геометрической прогрессии, то восприятие (ощущение) возрастает в арифметической прогрессии. Наши органы чувств, в том числе и глаза, реагируют не на абсолютное, а на относительное изменение внешнего раздражителя, и если, образно говоря, к двум светящимся электролампам одинаковой мощности подключить еще две такие же, то мы уверенно зафиксируем увеличение освещенности; но если эти две лампы добавят свой свет к излучению десяти аналогичных ламп, то наши глаза почти или даже вовсе не заметят различия в освещении.
      Известно, что законы природы действуют объективно, т. е. независимо от сознания человека, и становится вполне понятным, почему Гиппарх, не имея представления о законе Вебера — Фехнера, невольно использовал его при введении шкалы звездных величин. Наиболее ярким звездам Гиппарх приписал первую звездную величину; следующие по градации блеска (т. е. более слабые, примерно в 2,5 раза) он посчитал звездами второй звездной величины; звезды, слабее звезд второй звездной величины в 2,5 раза, были названы звездами третьей звездной величины и т. д.; звездам на пределе видимости невооруженным глазом была приписана шестая звездная величина. При такой градации блеска звезд получалось, что звезды шестой звездной величины слабее звезд первой звездной величины в 97,66 раза. Поэтому в 1856 г. английский астроном Н. Р. Погсон (1829 — 1891) предложил считать звездами шестой величины те, которые слабее звезд первой звездной величины ровно в 100 раз. Это предложение было принято всеми астрономами и до сих пор является основой для определения блеска звезд. В любом интервале шкалы разность в пять звездных величин означает различие блеска звезд ровно в 100 раз. Тогда соотношение блеска звезд двух смежных целых звездных величин получается равным не 2,5, а 2,512, что нисколько не влияет на точность определения звездных величин.
      Из принципа построения шкалы звездных величин видно, что чем слабее звезда, тем больше ее видимая звездная величина. Это позволяет выражать в звездных величинах блеск слабых звезд, не видимых невооруженным глазом, но открываемых в телескопы, не нарушая стройности самой шкалы: по мере открытия более слабых звезд шкала продолжается в сторону увеличения звездных величин (10-я, 11-я, 12-я и т. д.). В настоящее время известны звезды 24-й звездной величины, которые слабее звезд первой величины примерно в миллиард раз.