"Астрономия (базовый уровень)", Левитан Е.П.
Звёздное небо кажется неизменным, но его вид с Земли постепенно меняется в течение года. Причина — обращение Земли вокруг Солнца: ночью мы смотрим в разные стороны космического пространства. Поэтому зимние, весенние, летние и осенние созвездия различаются, а Солнце последовательно проходит по эклиптике среди звёзд. На наблюдения влияют также время суток и географическая широта: одни звёзды видны круглый год, другие никогда не поднимаются над горизонтом.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Звёздное небо — видимая с Земли часть небесной сферы со звёздами и другими объектами. Это не вся Вселенная, а только участок, доступный наблюдателю в конкретный момент. Его вид меняется с временем суток, временем года и местом наблюдения.
Небесная сфера — воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую условно проецируют небесные светила. Такое представление помогает описывать положения звёзд, не выясняя расстояния до них. Наблюдателю важно направление на объект и его высота над горизонтом.
Эклиптика — большой круг небесной сферы, вдоль которого в течение года перемещается видимое положение Солнца среди звёзд. На самом деле это отражение движения Земли по орбите. Эклиптика нужна, чтобы понимать годовой путь Солнца и смену созвездий, доступных ночью.
Зодиакальные созвездия — созвездия, через которые проходит эклиптика. Когда Солнце видимо перемещается по этому кругу, оно последовательно оказывается на фоне разных зодиакальных созвездий. Вблизи Солнца их трудно наблюдать ночью, поэтому они становятся заметны в другие месяцы.
Земля обращается вокруг Солнца, и за год меняется направление от Земли к ночной стороне пространства. В каждый момент ночь обращена от Солнца, поэтому наблюдатель видит не тот участок неба, который находится за Солнцем, а противоположный ему. Через несколько месяцев Земля занимает на орбите другое положение, и ночное направление становится иным.
Суточное вращение Земли заставляет небесную сферу казаться вращающейся с востока на запад. Поэтому звёзды и созвездия каждую ночь восходят, проходят над горизонтом и заходят. Но положение Земли на орбите постепенно меняется, поэтому в один и тот же час звёзды каждый день находятся немного западнее, а через месяц разница становится заметной.
Солнце на фоне далёких звёзд ежегодно перемещается по эклиптике. Это видимое движение возникает потому, что при обращении Земли меняется направление взгляда на Солнце. Созвездия, расположенные рядом с этим направлением, находятся над горизонтом днём, а солнечный свет не позволяет увидеть их звёзды.
Предположим, что созвездие хорошо видно вечером зимой. Через полгода Земля окажется примерно на противоположной стороне орбиты, и направление на это созвездие совпадёт с дневной стороной неба. Поэтому оно будет восходить утром или находиться рядом с Солнцем, а вечером его заменят другие созвездия.
Сезонная картина зависит от широты наблюдателя. Вблизи полюса некоторые звёзды описывают круги вокруг небесного полюса и не заходят за горизонт, а противоположная часть неба может быть недоступна всегда. На экваторе почти все звёзды могут восходить и заходить, тогда как на средних широтах одни светила видны круглый год, другие — только в определённые сезоны.
| Время наблюдения | Примерно видимые созвездия | Положение этих созвездий относительно Солнца | Причина сезонного изменения |
|---|---|---|---|
| Зимний вечер | Орион, Телец, Большой Пёс | На ночной стороне неба, примерно напротив Солнца | Земля обращена ночной стороной к зимнему участку небесной сферы |
| Весенний вечер | Лев, Дева, Волопас | Солнце уже сместилось к следующему участку эклиптики | Земля переместилась по орбите, и вечернее направление изменилось |
| Летний вечер | Лира, Лебедь, Орёл | Эти созвездия находятся далеко от направления на Солнце | Ночная сторона Земли обращена к летнему участку звёздного неба |
| Осенний вечер | Пегас, Андромеда, Рыбы | Созвездия видны на противоположной от Солнца стороне | Орбитальное движение Земли привело к новому сезонному направлению |
Таблица показывает общую картину для средних северных широт и вечерних наблюдений. Для точного ответа нужно учитывать дату, местное время и высоту созвездия над горизонтом. Чем ближе созвездие к направлению на Солнце, тем труднее увидеть его ночью.
Условие. Объясните, почему созвездия, хорошо видимые вечером зимой, через полгода вечером не видны. Нужно связать наблюдаемое изменение не с исчезновением звёзд, а с движением Земли. Рассматриваем одно и то же вечернее время.
Ответ. Через полгода созвездия не исчезают: они находятся на дневной стороне неба или ниже горизонта вечером.
Условие. Ученик наблюдал вечером одно и то же созвездие в начале месяца и спустя месяц. Во втором наблюдении оно оказалось ближе к западу. Нужно объяснить причину смещения и не спутать её с обычным суточным движением.
Ответ. Созвездие смещается к западу потому, что его ежедневный восход постепенно происходит раньше; годовое движение Земли меняет вид неба от месяца к месяцу.
Условие. Даны дата, время наблюдения и схема положения Земли на орбите. Требуется определить доступную ночью часть неба и оценить видимые созвездия. Точную видимость нужно связывать не только с направлением, но и с широтой наблюдателя.
Ответ. Ночью наблюдается участок, противоположный Солнцу; видимые созвездия выбирают по его положению на схеме и по широте места наблюдения.
Ошибка — считать, что сезонная смена звёзд происходит из-за обращения звёзд вокруг Земли. Такое объяснение возникло из-за видимого движения небесной сферы. Проверка проста: вспомните, что меняется именно направление ночного взгляда при движении Земли по орбите.
Ошибка — путать годовое изменение вида неба с суточным вращением небесной сферы. Вращение объясняет изменения в течение одной ночи, а обращение Земли — различия между месяцами и сезонами. Проверьте масштаб времени: часы означают суточное движение, месяцы — годовое.
Ошибка — думать, что созвездия исчезают в определённый сезон. На самом деле они оказываются на дневной стороне неба или под горизонтом. Проверить себя можно так: спросите, станет ли созвездие видимым через несколько месяцев.
Ошибка — считать, что во всех местах Земли в сезон виден одинаковый набор звёзд. Высота светил и возможность их восхода зависят от географической широты. Всегда учитывайте место наблюдения и положение небесного полюса над горизонтом.
Для понимания сезонной смены созвездий нужны знания о вращении Земли вокруг оси, её обращении вокруг Солнца и смене дня и ночи. Эти движения объясняют суточные и годовые изменения вида неба.
Тема связана с видимым годовым движением Солнца по эклиптике. Она также помогает ориентироваться по сезонным созвездиям и выбирать время для наблюдений.
Небесная сфера и эклиптика пригодятся при изучении движения планет. Те же представления позволяют описывать положение объектов на звёздном небе.
Почему зимой и летом видны разные созвездия?
Земля обращается вокруг Солнца, поэтому в разные месяцы ночная сторона планеты направлена на разные участки космического пространства. Из-за этого зимой и летом наблюдаются разные созвездия.
Куда исчезают созвездия, которые не видны в данный сезон?
Они не исчезают, а оказываются на дневной стороне неба или ниже горизонта в данной местности. В другой сезон, когда ночная сторона Земли будет направлена к ним, эти созвездия снова станут видны.
Почему созвездия, видимые вечером, со временем смещаются к западу?
Земля за сутки не только вращается вокруг оси, но и немного перемещается по орбите. Поэтому звёзды каждый следующий вечер восходят примерно на 4 минуты раньше, а к тому же времени оказываются западнее.
Можно ли увидеть ночью созвездие, в котором находится Солнце?
Обычно нет: свет Солнца засвечивает близкие к нему звёзды, а само созвездие находится над горизонтом днём. Оно станет доступно для ночного наблюдения через несколько месяцев, когда Земля переместится по орбите.
Почему из разных широт наблюдают разные участки звёздного неба?
Высота небесных светил над горизонтом зависит от широты наблюдателя. Поэтому часть звёзд у полюса может быть видна круглый год, часть у экватора восходит и заходит, а некоторые звёзды из данной местности не видны никогда.
§ 4. Изменение вида звёздного неба в течение года
