§ 43. Звёзды и созвездия

Определения и обозначения

Звезда — небесное тело, излучающее собственный свет. В отличие от звезды, планета сама почти не светится, а отражает свет, например солнечный. Это различие помогает понять, почему звёзды видны как источники света, а планеты — как освещённые тела.

Созвездие — участок звёздного неба с установленными границами. Звёзды внутри такого участка не обязательно физически связаны: они могут быть расположены на очень разных расстояниях. Понятие нужно, чтобы делить небо на области и указывать, где искать небесные объекты.

Видимая звёздная величина — характеристика блеска небесного объекта, каким его наблюдают с Земли. Шкала устроена в обратном порядке: меньшее число означает более яркий объект, а у очень ярких объектов величина может быть отрицательной. По ней удобно сравнивать видимую яркость светил.

Звёздная карта — изображение участка небесной сферы с нанесёнными звёздами и обозначениями созвездий. На карте находят нужный участок, затем сопоставляют рисунок звёзд с небом, учитывая стороны горизонта и поворот карты. Так можно определить созвездие и отыскать в нём отдельную звезду.

Как это устроено

Звёзды находятся на огромных расстояниях от Земли, поэтому их видимые угловые размеры малы: глаз не различает диск каждой звезды и воспринимает её как точку. При этом звезда может быть гораздо больше планеты. Расстояния до звёзд настолько велики, что их взаимное положение за время обычных наблюдений меняется незаметно, поэтому знакомые рисунки на небе кажутся постоянными.

Названия и рисунки созвездий появились в результате наблюдений и традиций разных народов. Люди соединяли заметные звёзды воображаемыми линиями и видели в этих узорах животных, предметы или персонажей. Но соседство на небесном рисунке не означает соседства в пространстве: звёзды могут находиться на разных расстояниях от нас и друг от друга, а линии между ними существуют только на карте.

Небо разделили на области с установленными границами, чтобы наблюдатели могли одинаково описывать положение объектов. Иначе одного рисунка из нескольких звёзд было бы недостаточно: неясно, какую именно часть неба имеют в виду и где искать слабый объект. Созвездие служит своеобразным адресом: зная его, проще перейти к карте и найти нужную звезду или другой объект.

Видимые звёздные величины образуют шкалу блеска, в которой направление отсчёта непривычно: чем ярче объект, тем меньше его величина. Поэтому звезда с величиной 1 выглядит ярче звезды с величиной 3, а у некоторых очень ярких светил значение меньше нуля. Отрицательное число не означает «отрицательный свет» — оно лишь показывает положение объекта на принятой шкале.

Звёздную карту читают, сопоставляя расположение звёзд и их рисунок с наблюдаемым небом. Сначала определяют, куда направлен взгляд и где находятся стороны горизонта, затем выбирают на карте соответствующий участок. Если карта повёрнута иначе, чем видимое небо, её можно повернуть: важны совпадение направлений и взаимное расположение звёзд, а не положение рисунка на листе.

Как описывают звёзды и участки звёздного неба

Сначала выберите в таблице понятие, которое описывает нужную задачу: например, сравнение блеска или поиск участка неба. Затем используйте третью колонку как подсказку, какой вопрос помогает решить это понятие. Помните, что видимый блеск не сообщает сам по себе, сколько энергии звезда излучает.

Разбор задач

Созвездие Большой Медведицы

На карте звёздного неба отмечено созвездие Большой Медведицы. Нужно определить, является ли оно отдельной группой физически связанных звёзд. Для ответа различим участок небесной сферы и реальную систему небесных тел.

1. Созвездие задаёт участок неба с установленными границами, а его рисунок составлен из видимых с Земли звёзд.
2. Видимое соседство на небе не доказывает, что звёзды находятся рядом в пространстве или связаны гравитацией.
3. Значит, нельзя считать все звёзды созвездия одной физической системой только на основании рисунка.

Ответ: Большая Медведица — участок неба; входящие в него звёзды не обязательно физически связаны.

Сравнение звёздных величин

У одной звезды видимая звёздная величина равна 1, у другой — 3. Требуется выяснить, какая из них выглядит ярче. Нужно применить направление шкалы, а не привычное правило «больше число — больше величина».

1. Видимая звёздная величина описывает блеск объекта, наблюдаемого с Земли.
2. У этой шкалы обратный порядок: чем меньше значение, тем ярче выглядит объект.
3. Сравниваем числа: 1 меньше 3, поэтому первая звезда имеет больший видимый блеск.

Ответ: ярче выглядит звезда со звёздной величиной 1.

Поиск звезды на карте

По звёздной карте нужно найти указанную звезду, назвать её созвездие и объяснить, почему рисунок на карте может быть повёрнут относительно вида неба. Сначала найдите обозначение звезды и границы созвездий, затем сопоставьте карту с направлением наблюдения. Не делайте вывод только по тому, как рисунок расположен на листе.

1. Найдите звезду по подписи или по её положению среди других звёзд и определите участок с установленными границами, в который она попадает.
2. Проверьте, что расположение соседних звёзд на карте похоже на наблюдаемое, и сориентируйте карту по сторонам горизонта.
3. Если рисунок не совпадает по направлению, поверните карту: её положение в руках не обязано совпадать с ориентацией неба.

Ответ: созвездие определяют по границам на карте; поворот карты меняет вид рисунка, но не положение самой звезды на небе.

Типичные ошибки

Ошибка — считать созвездие группой звёзд, обязательно связанной гравитацией. Так думают, потому что на рисунке звёзды расположены рядом и соединены воображаемыми линиями. Проверьте себя: созвездие обозначает область неба, а не обязательно единую систему в пространстве.

Ошибка — полагать, что большая видимая звёздная величина означает более яркую звезду. Это происходит из-за привычки считать большие числа обозначением большего количества. Для проверки сравните значения по правилу шкалы: объект с меньшей величиной выглядит ярче.

Ошибка — путать видимую звёздную величину со светимостью звезды. Первая описывает блеск для наблюдателя на Земле, поэтому зависит не только от излучения, но и от расстояния до звезды. Чтобы проверить рассуждение, спросите себя, говорится ли о наблюдаемом виде или об излучении самого светила.

Ошибка — ожидать, что рисунок созвездия одинаково ориентирован на любой карте и при любом наблюдении. Карта может быть повёрнута относительно направления взгляда, поэтому узор окажется наклонённым или перевёрнутым. Сверьте стороны горизонта и взаимное положение звёзд, а при необходимости поверните карту.

Связь с другими темами

Для наблюдения звёздного неба пригодятся знания о движении Земли и небесной сфере. Вращение Земли объясняет видимое перемещение небесных объектов в течение ночи, а обращение вокруг Солнца связано с изменением видимого неба в разные сезоны. Представление о небесной сфере помогает описывать направления и положение объектов.

Знания о звёздах и созвездиях становятся основой для изучения звёздных систем и галактик. Карты и знакомые ориентиры также помогают находить небесные объекты и ориентироваться по ним. При этом созвездие остаётся способом разделения неба, а не описанием строения далёких космических систем.

Что запомнить

• Звезда излучает собственный свет.
• Созвездие — участок небесной сферы с установленными границами.
• Звёзды одного созвездия обычно не являются физически связанными.
• Видимая звёздная величина характеризует блеск объекта при наблюдении с Земли.
• Чем меньше значение звёздной величины, тем ярче выглядит объект.
• Звёздная карта помогает находить созвездия и звёзды на небе.