Путешествие по звёздному небу

Определения и обозначения

Звезда — небесное тело, излучающее собственный свет и тепло. В отличие от планет, она не только отражает свет другого тела. Это понятие помогает отличать далёкие светящиеся солнца от других объектов на небе.

Созвездие — участок звёздного неба с условным рисунком из ярких звёзд и установленным названием. В такой рисунок включают звёзды, которые кажутся расположенными рядом при наблюдении с Земли. Созвездия нужны, чтобы делить небо на узнаваемые области и легче находить небесные объекты.

Небесная сфера — воображаемая сфера, на которую мысленно проецируются видимые с Земли небесные тела. Она не является настоящей оболочкой, окружающей Землю. Такая модель позволяет описывать положение и видимое движение звёзд на небе.

Полярная звезда — звезда, расположенная почти над северным полюсом мира и указывающая направление на север. Из-за этого она кажется почти неподвижной среди суточного движения других звёзд. Её используют как природный ориентир при наблюдениях и путешествиях.

Как это устроено

Звёзды кажутся маленькими светящимися точками не потому, что они малы, а потому, что находятся на огромных расстояниях от Земли. Даже очень большая звезда занимает на небе крошечный видимый угол, поэтому глаз не различает её настоящий размер. Собственный свет и тепло звезда излучает благодаря процессам, происходящим в её раскалённых недрах.

Наблюдатель видит на небе не объёмную карту космоса, а его видимую проекцию. Поэтому яркие точки объединяют в созвездия по тому, как они расположены на небесной сфере. Рисунок созвездия условен: если смотреть на эти звёзды из другой области космоса, знакомая фигура могла бы исчезнуть.

При вращении Земли вокруг своей оси меняется направление, в котором обращён наблюдатель. Поэтому звёзды кажутся перемещающимися по небесной сфере и за сутки описывают дуги или круги. На самом деле это прежде всего видимое движение, вызванное вращением Земли, а не быстрый полёт звёзд вокруг нашей планеты.

Большая Медведица узнаётся по семи заметным звёздам, образующим ковш с ручкой. Если провести линию через две крайние звезды ковша в сторону, противоположную ручке, и отложить примерно пять расстояний между ними, можно найти Полярную звезду. Направление от наблюдателя к Полярной звезде показывает север.

Видимые созвездия меняются, потому что Земля одновременно вращается вокруг оси и обращается вокруг Солнца. Суточное вращение определяет, какие участки неба видны вечером, ночью и утром, а годовое движение меняет направление ночной стороны Земли в разные сезоны. Кроме того, наблюдатели в северном и южном полушариях смотрят на разные части небесной сферы.

Ориентиры на звёздном небе

Сначала определите знакомый объект, затем сравните его положение и соседние звёзды с картой. Для поиска севера удобнее всего использовать пару Большая Медведица — Полярная звезда. Помните, что видимость ориентиров зависит от сезона, времени наблюдения и места, где вы находитесь.

Разбор задач

Определение направления на север

На рисунке видны Большая Медведица и Полярная звезда, но стороны горизонта не подписаны. Нужно определить, где находится север. Для этого используем не положение ковша само по себе, а направление на Полярную звезду.

1. Найдите ковш Большой Медведицы и две его крайние звезды, расположенные напротив ручки.
2. Мысленно проведите через эти звёзды прямую и продолжите её наружу примерно на пять расстояний между ними.
3. Найдите на продолжении Полярную звезду и проведите от места наблюдения направление к ней.

Ответ: север находится в направлении от наблюдателя к Полярной звезде. Если человек стоит лицом к ней, сзади будет юг, справа — восток, слева — запад.

Изменение времени наблюдения созвездия

Одно и то же созвездие наблюдают вечером осенью, а зимой — уже позднее ночью. Нужно объяснить, почему время его появления изменилось. Причина состоит в двух движениях Земли, которые влияют на вид звёздного неба.

1. Суточное вращение Земли переносит созвездия по небесной сфере, поэтому за несколько часов они меняют положение.
2. При обращении Земли вокруг Солнца ночная сторона планеты в разные месяцы направлена на разные участки космоса.
3. Из-за этого нужное созвездие в новом сезоне появляется над горизонтом в другое время или может быть невидимо в части суток.

Ответ: время наблюдения меняется из-за суточного вращения Земли и её обращения вокруг Солнца. Первое движение объясняет смену положения в течение ночи, второе — сезонные изменения.

Сравнение полушарий

Нужно сравнить звёздное небо в северном и южном полушариях. Наблюдатели находятся на разных участках поверхности Земли и смотрят в разные стороны от небесного экватора. Поэтому одинаковый набор созвездий им недоступен.

1. Определите полушарие и широту места наблюдения.
2. Учтите, что ближе к горизонту видны одни участки небесной сферы, а за горизонтом находятся другие.
3. Сравните карты: созвездия северного неба лучше видны на севере, а южные — на юге.

Ответ: набор созвездий различается из-за положения наблюдателя на Земле и ограниченной части неба, открытой для него. Некоторые созвездия можно увидеть из обоих полушарий, но в разные периоды и на разной высоте.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что звёзды одного созвездия расположены рядом в космосе. Так думают из-за плоского рисунка на карте, но звёзды могут находиться на очень разных расстояниях от Земли. Проверьте себя: спросите, описывает ли созвездие настоящий объёмный объект или только видимую фигуру.

Ошибка: называть Полярную звезду самой яркой. Её ценность связана не с максимальной яркостью, а с почти неподвижным положением над северным направлением. Проверка простая: вспомните, какое направление она показывает, а не насколько ярко светит.

Ошибка: путать созвездие с отдельной звездой. Созвездие является участком неба, в котором выделен условный рисунок из нескольких звёзд. Если в ответе назван только один светящийся объект, проверьте, не требуется ли назвать всю область или фигуру.

Ошибка: считать, что звёзды за сутки действительно перемещаются вокруг Земли. Их видимое движение объясняется вращением нашей планеты вокруг своей оси. Чтобы проверить объяснение, сравните его с моделью небесной сферы: движется главным образом направление взгляда наблюдателя.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны знания о сторонах горизонта, вращении Земли вокруг своей оси и её обращении вокруг Солнца. Без них трудно объяснить суточное и сезонное изменение вида неба. Эти представления связывают наблюдения с движениями нашей планеты.

Дальше тема поможет изучать Солнечную систему и движения небесных тел. Она также связана с календарём: смена видимых созвездий помогает понимать особенности года и сезонов. Ориентирование по звёздам дополняет способы определения сторон горизонта на местности.

Практически знания применяют при наблюдении звёздного неба. Карта созвездий позволяет узнавать знакомые рисунки, находить Полярную звезду и отмечать, как меняется небо в разное время.

Что запомнить

• Звезда излучает собственный свет и тепло.
• Созвездие — условно выделенный участок звёздного неба.
• Звёзды одного созвездия не обязательно расположены близко друг к другу.
• Видимое суточное движение звёзд объясняется вращением Земли.
• Полярная звезда указывает направление на север.
• Вид звёздного неба меняется в зависимости от времени и места наблюдения.