Просветительский проект «Курилка Гутенберга» совместно с издательством АСТ запустили издание серии научно-популярных книг под названием «Библиотека Гутенберга». Эти книги в первую очередь рассчитаны на знакомство широкого читателя с основами той или иной научной дисциплины. Одна из первых в серии — книга Ирины Поздняковой «Любительская астрономия», которая как познакомит читателей с историей важных астрономических открытий, так и подскажет, как самостоятельно приступить к изучению звездного неба. N + 1 предлагает познакомиться с главой из раздела под названием «Общие рекомендации начинающему наблюдателю».
Итак, какие же возможности есть у любителя астрономии в наши дни?
Прежде всего, как и у древних греков, римлян и арабов, у них над головой раскинулся величественный купол небес. Правда, звезды на нем все труднее наблюдать из-за уличного освещения. В городах зачастую доступны глазу лишь самые яркие звезды и планеты, ну и, конечно, Солнце с Луной.
Из-за светового загрязнения сегодня 60% жителей Европы и почти 80% жителей Северной Америки не могут видеть светящуюся полосу Млечного Пути — проекцию на небе диска нашей Галактики.
Когда в 1994 году из-за землетрясения в Лос-Анджелесе отключилось электричество, в полицию полетели массовые сообщения о том, что над городом появилось какое-то странное «гигантское серебристое облако». Оказалось, что это был Млечный Путь, который уже давно исчез с ярко-серого ночного неба мегаполиса…
Однако на территории России еще есть места, где можно увидеть и Млечный Путь, и звезды 6 величины. В целом же, для проведения наблюдений нужно стараться отъехать хотя бы на 20–30 км от города.
Небо кажется нам огромным куполом, а точнее сферой. В древности, как мы знаем, считалось, что это реальная прозрачная твердая сфера (или несколько сфер), а современные астрономы все еще употребляют понятие «небесная сфера», подразумевая под этим воображаемую сферу, на которую проецируются все видимые светила.
Интересный факт: выражение «седьмое небо» связано как раз с представлениями астрономов, использующих геоцентрическую систему мира.
Со времен древних греков в науке принято деление неба на созвездия. В настоящее время решением Международного астрономического союза небо разделено на 89 участков, носящих имена 88 созвездий (два участка, принадлежащих созвездию Змея, разделены созвездием Змеемосец). Чуть больше половины из них известны со времен античности и носят в основном мифологические названия. Остальные появились в XVI–XIX вв. Какие-то из созвездий содержат заметные рисунки, образованные яркими звездами, в других неопытный наблюдатель вообще может не разглядеть ни одной звезды. Но созвездия покрывают собой всю площадь неба: нет ни одного, даже самого маленького участка на нем, который не входил бы в какое-то созвездие.
Для наблюдений любителю астрономии необходимы карты звездного неба. Они бывают разных типов. На некоторых из них показаны линии, соединяющие яркие звезды созвездий. Такие карты призваны помочь начинающему любителю лучше ориентироваться на небе. Другие карты не содержат этих линий, но на них нанесены границы созвездий (то есть участки небесной сферы, которые они занимают), а также небесные координаты. На них могут быть обозначены звезды, которые тусклее тех, что видны невооруженным глазом, а также туманности, галактики и звездные скопления. Такие карты предназначены для наблюдений с помощью телескопа или другого оптического прибора.
Чтобы отыскать на карте, а затем на небе нужную нам звезду или другой объект и навести на него телескоп, необходимо знать систему небесных координат.
Существуют две системы небесных координат: горизонтальная и экваториальная.
В горизонтальной системе координат положение светила отсчитывается относительно плоскости горизонта. Основные точки в этой системе координат — стороны света (север, юг, восток и запад), зенит (точка над головой наблюдателя) и надир (точка под ногами). Положение светила относительно сторон света называют азимутом, а положение относительно горизонта — высотой. И то и другое измеряется в угловых градусах.
Однако при видимом вращении небесной сферы высота и азимут светил непрерывно меняется, поэтому такая система непригодна для составления карт. Для этого используется экваториальная система координат. Основная плоскость в ней — плоскость небесного экватора, проекция на небесную сферу земного экватора. Проекции земных полюсов на небесную сферу называются полюсами мира. Вблизи северного полюса мира находится Полярная звезда, которая достаточно ярка — она имеет 2 звездную величину. Вблизи же южного полюса мира нет таких ярких светил; направление на него можно определить по созвездию Южный Крест, которое расположено намного дальше от него, чем Полярная звезда от Северного.
Кроме того, на небесной сфере есть эклиптика — большой круг, по которому происходит годичное движение Солнца по зодиакальным созвездиям. Эклиптика представляет собой своеобразную проекцию земной орбиты на небесной сфере.
Аналог земной широты называется склонением и отсчитывается от небесного экватора к полюсам мира. Аналог земной долготы отсчитывается от точки весеннего равноденствия — одной из двух точек, где эклиптика пересекается с небесным экватором.
Как мы уже знаем, из-за вращения Земли вокруг своей оси звезды непрерывно движутся по небосклону, описывая окружности вокруг полюсов мира. Если смотреть на их вращение с полюсов Земли, то полюс мира окажется у нас над головой, в зените, а звезды будут двигаться параллельно горизонту, не заходя за него. Наблюдателю будет доступно только одно полушарие небесной сферы — звезды другого никогда не восходят над горизонтом.
На экваторе Земли картина совсем иная. Через зенит проходит линия небесного экватора, а оба полюса мира лежат на линии горизонта в точках севера и юга. Все звезды восходят и заходят, двигаясь по небу под прямым углом к горизонту. По мере вращения небесной сферы в течение года на экваторе мы можем видеть над горизонтом все звезды обоих небесных полушарий.
В средних географических широтах Земли картина промежуточная между полюсом и экватором. Полюс мира виден на высоте, равной географической широте места (скажем, для Москвы это 56°). Небесный экватор наклонен к горизонту и приподнимается над ним тем выше, чем ближе местность к географическому экватору, и тем больше звезд другого полушария мы можем видеть. Часть звезд на небе восходят и заходят, а часть, расположенная близко к полюсу мира, в так называемой околополярной зоне, не заходят. Граница зоны незаходящих звезд уменьшается по мере приближения к экватору и опускания полюса мира к горизонту.
Помимо вращения вокруг своей оси, Земля движется по орбите вокруг Солнца, которое тоже видно на фоне звездного неба. Конечно, днем мы не можем видеть звезды возле Солнца, но на потемневшем небе те из них, которые расположены ближе всего к нему, первыми заходят ранним вечером и последними восходят перед рассветом.
Но по мере движения Земли каждый день Солнце немного смещается на небе, и звезды видно уже немного в другом месте. За сутки оно проходит по эклиптике путь примерно в 1 угловой градус. Чтобы повернуться на такой угол, Земле требуется 4 минуты. И значит, звезды восходят и заходят каждые сутки на 4 минуты раньше, при этом вечерние звезды приближаются к Солнцу, а утренние — отдаляются от него. (На языке астрономов: звездные сутки на 4 минуты короче солнечных).
Все это приводит к тому, что каждые 2 недели время восходов и заходов звезд смещается на 1 час, а за месяц — на 2 часа. В одно и то же время суток одни созвездия сместятся к западу, другие придут на их место с востока. В итоге через 12 месяцев, после завершения оборота Земли вокруг Солнца, картина звездного неба завершает годичный цикл изменения.
Новичку может показаться, что распознать среди множества звезд фигуры созвездий очень трудно. К тому же многие карты звездного неба искажают их очертания из-за специфики картографических проекций. Но отчаиваться ни в коем случае не надо, опыт приходит со временем, и однажды, после нескольких неудачных попыток, вы увидите то, что искали — и будете удивляться, как можно было это так долго не находить…
Конечно, лучше придерживаться определенного алгоритма знакомства с созвездиями, начиная с самых ярких, заметных и известных, которые могут быть ориентирами и опорными пунктами для поиска других.
Для жителей Северного полушария отправным пунктом может стать околополюсное созвездие Большая Медведица. В средних широтах оно не заходит за горизонт, и в вечернее время его «ковш» из семи звезд можно найти без особого труда: осенью — невысоко над северным горизонтом, зимой — повыше, в северо-восточной части неба, весной — высоко (для Москвы практически в зените), летом — на северо-западе.
Большая Медведица служит отличным ориентиром для поиска других звезд и созвездий. Наиболее известен способ, как с ее помощью можно найти Полярную звезду — продолжив внешнюю сторону Ковша. Однако, как показано на схеме, с помощью этой примечательной фигуры из звезд можно найти еще много других созвездий.
Отталкиваясь от «ковша» Большой Медведицы, вы найдете Полярную звезду и созвездие Малая Медведица, затем в их окрестностях научитесь узнавать созвездия Дракон, Кассиопея, Цефей и Персей, а после Ковш укажет вам и направления на более далекие созвездия Лев, Волопас, Возничий.
Следующий шаг — найти созвездия, которые видны в вечернее время в южной части неба в определенные сезоны года. Осенью выделяются созвездия Пегас и Андромеда, которые вместе тоже напоминают Ковш, но более крупный, чем у Большой Медведицы. Разглядев его, можно искать созвездия Овен и Персей, а потом — более слабые: Рыбы, Треугольник, Кит…
На зимнем небе главная фигура, конечно же, Орион с его блистающим «бантом», украшенным яркими Бетельгейзе и Ригелем и характерным «поясом» из трех звезд. Продолжив этот «пояс» вверх и вниз, мы найдем другие яркие звезды — Альдебаран из созвездия Телец и Сириус в созвездии Большой Пес. А дальше можно найти остальные зимние созвездия: как приметные, тоже имеющие в своем составе звезды первой величины и ярче (Близнецы, Возничий, Малый Пес), так и неяркие — Единорог, Заяц.
На весеннем небе главное созвездие — Лев с ярким Регулом. Найдя его, нетрудно затем отыскать другие яркие светила — Арктур из Волопаса и Спику, сияющую в Деве. Затем можно приступить к поиску остальных, намного более тусклых созвездий — Рак, Ворон, Чаша, Гидра, Малый Лев, Секстант, Волосы Вероники.
Летом и осенью в южной части неба выделяются три яркие звезды: Вега, Денеб, Альтаир. Это главные звезды созвездий Лира, Лебедь и Орел, но вместе их называют Осенне-летним треугольником. С него и нужно начинать знакомство с летним небом, а затем искать остальные летние созвездия — Северную Корону, Геркулес, Змееносец со Змеей, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Лисичка, Дельфин, Стрела, Щит…
Полезные ссылки
В Интернете можно найти онлайн-карты звездного неба, показывающие его вид как на текущий момент, так и на любой день и час в прошлом или будущем. Одна из таких карт находится вот тут.
Для более полного знакомства с небом, а также для удобства, можно установить на компьютер, телефон или планшет программу-планетарий. Например, среди начинающих любителей астрономии популярен бесплатный планетарий Stellarium. Эта программа позволяет смоделировать множество явлений и реалистично показать их. Существуют и другие виртуальные планетарии с самыми разными функциями и возможностями, и каждый может выбрать для себя тот, который отвечает его запросам.
Время древних астрономов с угломерными инструментами давно прошло, и любителю астрономии, если он не хочет ограничиваться чтением книг, просмотром фильмов и поиском созвездий по карте, необходим оптический прибор.
Если вы увлеклись астрономией лишь недавно и не имели до того опыта наблюдений, оптимальным вариантом первого прибора для вас станет не крупный телескоп, а бинокль. Он легче и компактнее телескопа и прекрасно подойдет для общего знакомства с небом, Млечным Путем, яркими туманностями и звездными скоплениями, крупными деталями на поверхности Луны. Также с помощью бинокля можно наблюдать и кометы.
Покупая бинокль, обращайте внимание прежде всего на его апертуру (диаметр объектива) и увеличение. Например, бинокль с маркировкой 6×50 — это бинокль с апертурой 50 мм и увеличением 6 крат. Бывают очень большие бинокли с большим увеличением, например 20×100, но их невозможно использовать, держа в руках, по причине большой тяжести и дрожания изображения (дрожь в руках из-за тяжелого бинокля многократно усиливается большим увеличением). Поэтому использовать такие громоздкие инструменты можно только со штативом. Оптимальные параметры бинокля для обзоров неба и наблюдений с рук — 7×50 или 8×56.
Конечно, по-настоящему увлеченный любитель вряд ли ограничится одним биноклем, и телескоп закономерно будет следующим этапом.
Любительские телескопы чаще всего принадлежат к двум первым исторически появившимся типам — рефракторам и рефлекторам.
Рефракторы удобны в пользовании благодаря прочной конструкции трубы и ее герметичности, не часто требуют настройки и обслуживания, дают контрастное и четкое изображение, что важно при наблюдении планет. Но есть у рефракторов и недостатки. Из-за того, что световые лучи разных участков спектра по-разному преломляются в стекле, изображение в них страдает хроматической аберрацией, то есть окрашено по краям в разные цвета (за исключением дорогих моделей, так называемых апохроматов). Кроме того, модели с большим диаметром объектива стоят дороже, чем такого же размера телескопы других систем.
Изготовить зеркало проще, чем линзу такого же диаметра, поэтому рефлекторы в среднем стоят дешевле, чем рефракторы. Кроме того, зеркало легче, чем линза, а значит, и вес телескопа будет меньше. Свободны они и от хроматической аберрации, так как лучи в них не преломляются, а отражаются. Но у рефлекторов тоже есть недостатки. Изображение в них менее контрастное, чем в рефракторах, из-за потерь света при его отражении на маленьком вторичном зеркале, которое к тому же и не пускает часть света в трубу. Конструкция трубы не герметична, а это значит, что внутрь легко попадает пыль и грязь. Зеркальное покрытие со временем тускнеет. У рефлекторов наблюдается и аберрация, но другого типа — сферическая (объекты по краям поля зрения выглядят более размытыми, чем в центре). Кроме того, конструкция рефлектора чаще требует юстировки (настройки оптики).
Существуют оптические схемы, в которых применяются и линзы, и зеркала. Среди любителей известны, например, системы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена, в которых перед зеркалом установлены корректирующие линзы. Они свободны от многих недостатков и рефракторов, и рефлекторов, кроме того, имеют короткую герметичную трубу, удобную для транспортировки, но, как правило, стоят дороже как рефракторов, так и рефлекторов.
Выбирая телескоп, нужно, как и в случае с биноклем, четко представлять себе, чего вы от него хотите, а также, что реально можно от него ожидать. Ни один телескоп, даже крупный, не покажет вам таких картинок, как на фотографиях с «Хаббла». Кроме того, подумайте о том, где вы будете проводить наблюдения. Если вы живете в зоне интенсивной засветки, то громоздкий инструмент с большой апертурой, стоящий на балконе, все равно не продемонстрирует вам всего, на что он способен, а транспортировать его за город будет сложно, в отличие от более компактного телескопа.
Подробнее читайте:
Позднякова, Ирина. Любительская астрономия: люди, открывшие небо / И. Ю. Позднякова. — Москва: Издательство АСТ, 2018. — 334, [2] с. : ил. — (Библиотека Гутенберга).
Заказать эту книгу можно здесь.