Gwiezdna kopuła dla ziemskiego obserwatora jest w ciągłym ruchu obrotowym. Jeśli będąc na półkuli północnej planety, w bezksiężycową i bezchmurną noc, przez dłuższy czas spoglądasz w północną część nieba, staje się zauważalne, że całe diamentowe rozproszenie gwiazd krąży wokół jednej niepozornej, słabej gwiazdy (jest to tylko ignoranci mówią, że Gwiazda Polarna jest najjaśniejsza). Niektóre oprawy kryją się za horyzontem w zachodniej części nieba, inne zajmują ich miejsce.
Karuzela trwa do rana. Ale następnego dnia o tej samej porze każda gwiazda jest znowu na swoim miejscu. Współrzędne gwiazd względem siebie zmieniają się tak powoli, że ludziom wydają się wieczne i nieruchome. To nie przypadek, że nasi przodkowie wyobrażali sobie niebo jako solidną kopułę, a gwiazdy jako dziury.
Dziwna gwiazda - punkt wyjścia
Pewnego razu naszprzodkowie zwrócili uwagę na jedną dziwną gwiazdkę. Jego osobliwością jest bezruch na niebiańskim zboczu. Wydawało się, że unosi się w pewnym punkcie nad północną krawędzią horyzontu. Wszystkie inne ciała niebieskie opisują wokół niego regularne koncentryczne okręgi.
Na jakich obrazach ta gwiazda nie pojawiła się w wyobraźni starożytnych astronomów. Na przykład wśród Arabów uważano go za złoty kołek wbity w firmament. Wokół tego stosu galopuje złoty ogier (nazywamy to konstelacją Wielkiej Niedźwiedzicy), przywiązany do niego złotym lassem (konstelacja Niedźwiedzicy Mniejszej).
To z tych obserwacji pochodzą współrzędne niebieskie. Całkiem naturalnie i logicznie, gwiazda stała, którą nazywamy Polaris, stała się dla astronomów punktem wyjścia do określenia położenia obiektów na sferze niebieskiej.
Nawiasem mówiąc, my, mieszkańcy półkuli północnej, mamy szczęście z kompasem gwiezdnym. Przypadkowo spośród tych, których jest jedna na milion, nasza Gwiazda Polarna znajduje się dokładnie na linii osi obrotu planety, dzięki czemu w dowolnym miejscu na półkuli można łatwo określić dokładne położenie względem punktów kardynalnych.
Współrzędne pierwszej gwiazdy
Techniczne środki do dokładnego pomiaru kątów i odległości nie pojawiły się od razu, ale ludzie od dawna starają się jakoś usystematyzować i posortować gwiazdy. I choć instrumenty należące do starożytnej astronomii nie pozwalały na wyznaczenie współrzędnych gwiazd w znanej nam postaci cyfrowej, zostało to z nawiązką zrekompensowanewyobraźnia.
Od czasów starożytnych mieszkańcy wszystkich części świata dzielili gwiazdy na grupy zwane konstelacjami. Najczęściej konstelacjom nadawano nazwy na podstawie zewnętrznego podobieństwa do określonych obiektów. Tak więc Słowianie nazywali konstelację Wielkiej Niedźwiedzicy po prostu wiadrem.
Najbardziej rozpowszechnione są jednak nazwy gwiazdozbiorów nadane na cześć bohaterów starożytnej epopei greckiej. Można, choć z pewnym rozciągnięciem, powiedzieć, że nazwy konstelacji i gwiazd na niebie są ich pierwszymi prymitywnymi współrzędnymi.
Perły nieba
Astronomowie nie ignorowali najpiękniejszych jasnych gwiazd. Zostały one również nazwane na cześć bogów i bohaterów helleńskich. Tak więc konstelacje alfa i beta Bliźniąt zostały nazwane odpowiednio Kastorem i Polluksem od imion synów Zeusa, Gromowładcy, urodzonych po jego następnej miłosnej przygodzie.
Gwiazda Algol, alfa konstelacji Perseusza, zasługuje na szczególną uwagę. Według legendy ten bohater, po pokonaniu w śmiertelnej bitwie diabła ponurego Tartaru - Gorgony Meduzy, która wzrokiem zamienia wszystkie żywe istoty w kamień, zabrał ze sobą głowę jako rodzaj broni (oczy nawet odcięta głowa nadal "pracowała"). Tak więc gwiazda Algol jest w konstelacji okiem tej samej głowy Meduzy i nie jest to całkowicie przypadkowe. Starożytni greccy obserwatorzy zwrócili uwagę na okresowe zmiany jasności Algola (podwójnego układu gwiazd, którego składniki okresowo nakładają się na siebie dla ziemskiego obserwatora).
Oczywiście „mrugająca” gwiazda stała się okiem baśniowego potwora. Współrzędne gwiazdy Algol na niebie: rektascensja - 3 godziny 8 minut, deklinacja + 40 °.
Niebiański kalendarz
Ale nie powinniśmy zapominać, że Ziemia obraca się nie tylko wokół własnej osi. Co 6 miesięcy planeta znajduje się po drugiej stronie Słońca. W tym przypadku naturalnie zmienia się obraz nocnego nieba. Od dawna jest to używane przez astrologów do dokładnego określania pór roku. Na przykład w starożytnym Rzymie studenci z niecierpliwością czekali, aż Syriusz (Rzymianie nazywali to Wakacjami) pojawi się na porannym niebie, ponieważ w tych dniach mogli wrócić do domu, aby odpocząć. Jak widać, gwiezdna nazwa tych studenckich wakacji przetrwała do dziś.
Oprócz wakacji szkolnych położenie obiektów na niebie determinowało początek i koniec żeglugi morskiej i rzecznej, dało początek kampaniom wojennym, działalności rolniczej. Autorami pierwszych szczegółowych kalendarzy w różnych częściach świata byli właśnie astrolodzy, astrolodzy, kapłani świątyń, którzy nauczyli się dokładnie określać współrzędne gwiazd. Na wszystkich kontynentach, na których znajdują się pozostałości starożytnych cywilizacji, znajdują się całe kamienne kompleksy zbudowane do obserwacji i pomiarów astronomicznych.
Poziomy układ współrzędnych
Pokazuje współrzędne gwiazd i innych obiektów na sferze niebieskiej w trybie "tu i teraz" względem horyzontu. Pierwsza współrzędna to wysokość obiektu nad horyzontem. Wartość kątowa jest mierzona w stopniach. Maksymalna wartość to +90° (zenit). Oprawy mają zerową wartość współrzędnej,znajduje się na linii horyzontu. I wreszcie, minimalna wartość wysokości -90° dotyczy obiektów znajdujących się w punkcie nadiru lub u stóp obserwatora - zenit jest odwrotnie.
Druga współrzędna to azymut - kąt między poziomymi liniami skierowanymi do obiektu i na północ. System ten nazywany jest również topocentrycznym ze względu na powiązanie współrzędnych z określonym punktem na kuli ziemskiej.
System nie jest pozbawiony wad. Obie współrzędne każdej gwiazdy w nim zmieniają się co sekundę. Dlatego nie nadaje się do opisywania, powiedzmy, położenia gwiazd w konstelacjach.
Gwiazda GLONASS i GPS
Jak używany jest taki system? Jeśli poruszasz się po planecie na wystarczająco duże odległości, obraz gwiazdy z pewnością się zmieni. Zauważyli to starożytni nawigatorzy. Dla obserwatora stojącego na samym biegunie północnym, Gwiazda Polarna będzie w zenicie, dokładnie nad głową. Ale mieszkaniec równika będzie mógł zobaczyć biegun tylko leżący na horyzoncie. Poruszając się wzdłuż równoleżników (ze wschodu na zachód), podróżnik zauważy, że zmienią się również punkty i godziny wschodu i zachodu słońca niektórych ciał niebieskich.
To jest to, czego żeglarze nauczyli się używać do określania swojej lokalizacji w oceanach. Mierząc kąt wzniesienia nad horyzontem Gwiazdy Północnej, nawigator statku otrzymał wartość szerokości geograficznej. Używając dokładnego chronometru, żeglarze porównali godzinę lokalnego południa z referencyjną (Greenwich) i otrzymali długość geograficzną. Najwyraźniej obu współrzędnych ziemskich nie można było uzyskać bez obliczeńwspółrzędne gwiazd i innych ciał niebieskich.
Mimo całej swojej złożoności i przybliżenia, opisany system określania położenia w kosmosie wiernie służy podróżnikom od ponad dwóch stuleci.
Pierwszy układ współrzędnych gwiazdy równikowej
W nim współrzędne niebieskie są powiązane zarówno z powierzchnią ziemi, jak i punktami orientacyjnymi na niebie. Pierwsza współrzędna to deklinacja. Mierzy się kąt między linią skierowaną do oprawy a płaszczyzną równika (płaszczyzną prostopadłą do osi świata - linią kierunku do Gwiazdy Północnej). Tak więc dla nieruchomych obiektów na niebie, takich jak gwiazdy, ta współrzędna zawsze pozostaje taka sama.
Drugą współrzędną w systemie będzie kąt między kierunkiem do gwiazdy a południkiem nieba (płaszczyzną, w której przecinają się oś świata i pion). Zatem druga współrzędna zależy od pozycji obserwatora na planecie, a także od momentu w czasie.
Zastosowanie tego systemu jest bardzo specyficzne. Znajduje zastosowanie przy instalacji i debugowaniu mechanizmów teleskopów montowanych na obrotnicach. Takie urządzenie może „podążać” za obiektami obracającymi się razem z niebiańską kopułą. Ma to na celu wydłużenie czasu ekspozycji podczas fotografowania obszarów nieba.
Równikowy 2 gwiaździsty
A jak wyznaczane są współrzędne gwiazd na sferze niebieskiej? W tym celu istnieje drugi układ równikowy. Jego osie są ustalone w stosunku do odległych obiektów kosmicznych.
Pierwsza współrzędna,podobnie jak pierwszy układ równikowy, jest to kąt między światłem a płaszczyzną równika niebieskiego.
Druga współrzędna to rektascensja. Jest to kąt pomiędzy dwiema liniami leżącymi na płaszczyźnie równika niebieskiego i przecinającymi się w punkcie jego przecięcia z osią świata. Pierwsza linia jest ułożona do punktu równonocy wiosennej, druga - do punktu rzutowania oprawy na równik niebieski.
Kąt rektascensji jest wykreślany wzdłuż łuku równika niebieskiego zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Można go mierzyć zarówno w stopniach od 0° do 360°, jak iw systemie „godziny: minuty”. Każda godzina to 15 stopni.
Jak zmierzyć rektascensję gwiazdy, diagram pokazuje.
Jakie jeszcze są współrzędne gwiazd?
Aby określić nasze miejsce wśród innych gwiazd, żaden z powyższych systemów nie jest odpowiedni. Naukowcy ustalają położenie najbliższych opraw w układzie współrzędnych ekliptyki. Różni się od drugiej równikowej tym, że płaszczyzną bazową jest płaszczyzna ekliptyki (płaszczyzna, w której leży orbita Ziemi wokół Słońca).
I na koniec, aby określić położenie jeszcze bardziej odległych obiektów, takich jak galaktyki, mgławice, używany jest układ współrzędnych galaktyki. Łatwo się domyślić, że bazuje na płaszczyźnie Drogi Mlecznej (tak nazywa się nasza rodzima galaktyka spiralna).
Czy wszystko jest idealne?
Nie bardzo. Współrzędne gwiazdy polarnej, czyli deklinacja, wynoszą 89 stopni 15 minut. Oznacza to, że jest prawie o stopień odbieguny. Do nawigacji w terenie, jeśli zagubiona osoba szuka sposobu, ta lokalizacja jest idealna, ale do planowania kursu statku, który będzie musiał przebyć tysiące mil, trzeba było dokonać korekty.
Tak, a bezruch gwiazd jest zjawiskiem widocznym. Tysiąc lat temu (bardzo mało jak na kosmiczne standardy) konstelacje miały zupełnie inny kształt.
Więc naukowcy przez długi czas nie mogli ustalić, dlaczego w piramidzie Cheopsa pochyły tunel opuszcza komorę grobową na powierzchnię jednej z twarzy. Na ratunek przyszła astronomia. Dokładnie obliczono współrzędne najjaśniejszych gwiazd w różnych okresach, a astronomowie zasugerowali, że podczas budowy piramidy, dokładnie na linii, na której „wygląda ten tunel”, znajdowała się gwiazda Syriusz – symbol boga Ozyrysa, znak życia wiecznego.
