§ 10.1. 3вездное небо и основные принципы ориентирования по звёздам

Определения и обозначения

Небесная сфера — воображаемая сфера, на которую для удобства наблюдений мысленно проецируют небесные тела. Это не реальная оболочка вокруг Земли, а наглядная модель. Она нужна, чтобы описывать положение светил, не учитывая их огромные и разные расстояния от нас.

Созвездие — участок небесной сферы с условно выделенными группами звёзд и установленными границами. Звёзды в созвездии могут быть очень далеко друг от друга, хотя на небе кажутся соседними. Созвездия нужны как своеобразная карта, по которой проще находить ориентиры.

Полярная звезда — звезда, расположенная близко к северному полюсу мира и потому почти не меняющая положения на небе в течение ночи. Полюс мира — точка, вокруг которой, как кажется наблюдателю, движутся звёзды. Близость звезды к этой точке делает её полезным ориентиром для определения севера.

Горизонт — линия видимого соприкосновения неба с земной поверхностью; по нему определяют стороны горизонта. На открытой местности он выглядит как граница видимой поверхности. Понятие горизонта позволяет соотнести небесные ориентиры с направлениями на местности.

Как это устроено

Небесную сферу используют как модель, потому что наблюдатель видит светила в определённых направлениях, но не может оценить расстояние до каждого из них одним взглядом. Если мысленно поместить все светила на общую сферу, их положения удобно сравнивать и описывать. При этом сама модель не означает, что звёзды действительно находятся на одинаковом расстоянии или прикреплены к оболочке.

Звёзды кажутся движущимися по небу, потому что Земля вращается вокруг своей оси. Наблюдатель тоже вращается вместе с планетой, поэтому направление его взгляда относительно далёких звёзд постепенно меняется. Из-за этого светила за ночь описывают дуги вокруг полюсов мира, хотя их перемещение на небе нельзя объяснить тем, что вся звёздная сфера быстро вращается вокруг Земли.

Полярная звезда расположена почти над Северным полюсом Земли, поэтому направление на неё указывает приблизительно на север. Причина в том, что направление земной оси продолжено на небесную сферу и оказывается рядом с этой звездой. Она не обязана быть самой яркой на небе: для ориентирования важнее её близость к полюсу мира, а не блеск.

Чтобы найти Полярную звезду, сначала отыщите ковш Большой Медведицы и две крайние звезды его чаши, противоположные ручке. Мысленно проведите через них прямую от чаши наружу и продолжите примерно на пять расстояний между выбранными звёздами. Этот приём работает потому, что линия от звёзд чаши направлена в сторону Полярной звезды, которая находится в созвездии Малой Медведицы.

Зная направление на север, наблюдатель может определить остальные стороны горизонта по их взаимному расположению. Если встать лицом на север, восток будет справа, юг — позади, а запад — слева. Точность зависит от того, насколько уверенно найдены звёзды, где находится наблюдатель и не мешают ли облака, здания или яркое освещение.

Ориентирование по звёздам Северного полушария

Пользуйтесь таблицей по порядку: сначала найдите небесный ориентир, затем определите по нему север. После этого расположение остальных сторон горизонта легко восстановить относительно направления взгляда.

Разбор задач

Задача 1. Наблюдатель нашёл Полярную звезду. В какую сторону горизонта он смотрит?

Нужно установить направление взгляда относительно сторон горизонта. Для этого вспомним, где находится Полярная звезда на небесной сфере. Она расположена близко к северному полюсу мира, поэтому направление на неё служит указателем севера.

1. Определяем, что наблюдатель смотрит именно на Полярную звезду.
2. Связываем направление на эту звезду с ближайшим к ней направлением на земной поверхности.
3. Учитываем, что указание получается приблизительным, а не идеально точным.

Ответ: наблюдатель смотрит приблизительно на север.

Задача 2. На небе виден ковш Большой Медведицы. Опишите, как по нему найти Полярную звезду.

Одного факта, что ковш виден, недостаточно: нужно выбрать именно две крайние звезды его чаши. Они образуют линию, которая направлена от чаши в сторону Полярной звезды. Расстояние между этими звёздами используем как меру для продолжения линии.

1. Находим чашу ковша и две её звезды, расположенные дальше от ручки.
2. Мысленно проводим прямую через эти звёзды и продолжаем её от чаши наружу.
3. Продлеваем линию примерно на пять расстояний между выбранными звёздами; в этом направлении будет Полярная звезда.

Ответ: Полярную звезду ищут, продолжая линию через две крайние звезды чаши Большой Медведицы примерно на пять промежутков между ними.

Задача 3. Путешественник определил по Полярной звезде направление на север. Он стоит лицом на север. Укажите, где находятся восток, юг и запад.

У путешественника уже есть основное направление, поэтому искать дополнительные звёзды не требуется. Представим стороны горизонта как направления относительно человека, который стоит лицом на север. Восток и запад окажутся по разные стороны от него, а юг будет позади.

1. Становимся мысленно лицом туда, куда указывает север.
2. Определяем стороны относительно положения тела: правая рука направлена на восток, левая — на запад.
3. Проверяем, что противоположное северу направление находится за спиной и соответствует югу.

Ответ: восток находится справа, юг — позади, запад — слева.

Типичные ошибки

Ошибка: считать Полярную звезду самой яркой на небе. Её могут принять за главную звезду из-за важной роли в ориентировании, хотя ценна она прежде всего близостью к северному полюсу мира. Проверьте себя: для указания севера важны положение звезды и её связь с полюсом, а не сравнение яркости со всеми светилами.

Ошибка: искать Полярную звезду прямо в ковше Большой Медведицы. Ковш служит ориентиром, но Полярная звезда находится за его пределами, в направлении Малой Медведицы. Чтобы проверить поиск, убедитесь, что вы продолжили линию через две крайние звезды чаши, а не рассматриваете звёзды самого ковша.

Ошибка: считать звёзды неподвижными на небе. Так кажется, если наблюдать за небом короткое время или не замечать изменения положения звёзд. Их видимое перемещение связано с вращением Земли. Проверка проста: сравните положение звезды относительно горизонта в начале и в конце ночи.

Ошибка: принимать направление на Полярную звезду за строго точный север. Указатель получается приблизительным, потому что звезда находится близко к полюсу мира, но не совпадает с ним. Не следует ожидать абсолютной точности при определении направления по одной звезде. Проверьте себя: в ответе нужно сказать «приблизительно на север».

Связь с другими темами

Для ориентирования по звёздам полезно знать стороны горизонта и уметь определять их на местности. Также помогает узнавание основных созвездий, в частности Большой и Малой Медведицы. Эти знания позволяют перейти от наблюдения отдельных точек к поиску нужного небесного ориентира.

Видимое суточное движение светил связано с вращением Земли вокруг своей оси. Понимание этого движения понадобится при изучении небесных координат, которые позволяют задавать положение объектов на небесной сфере. Таким образом, наблюдения за звёздами связывают модель небесной сферы с движением нашей планеты.

Ориентирование по звёздам применяют не только при наблюдениях за небом, но и для определения направления на местности. Оно основано на умении находить узнаваемые светила и соотносить их с горизонтом. Практическая точность зависит от условий наблюдения и выбранного способа.

Что запомнить

• Небесная сфера — модель для описания видимого положения светил.
• Созвездия помогают находить ориентиры на звёздном небе.
• Видимое суточное движение звёзд объясняется вращением Земли.
• Полярная звезда расположена близко к северному полюсу мира.
• Линия через крайние звёзды чаши Большой Медведицы указывает на Полярную звезду.
• Направление на Полярную звезду показывает приблизительно на север.