§2. Небесна сфера та небесні світила. Сузір"я. Відстані до небесних світил. Зоряні величини.

Поняття небесної сфери. Зоряне небо!.. Напевне, немає людини, яку б не вражала його витончена довершеність, його незбагненна краса і таємничість. Недаремно давні греки дали всьому зоряному Всесвіту назву

Розмірковуючи над будовою зоряного Всесвіту, філософ Арістотель (384-322 рр. до н. е.) стверджував: «Всесвіт - досконалий, а тому сферичний, бо сфера - єдина досконала фігура». Згідно з його розрахунками, радіус Всесвіту, тобто відстань до сфери зір, має бути у дев'ять разів більшою, ніж відстань від Землі до Сонця, а Земля, за його уявленнями, займає центральне положення у Всесвіті, адже «усі важкі тіла прямують до центра Землі, а оскільки будь-яке тіло прямує до центра всесвіту, то Земля мусить перебувати нерухомо в цьому центрі». Щоправда, інший відомий грецький філософ Демокріт (460-370 рр. до н. е.), а ближче до наших часів Галілей доводили протилежне: Всесвіт - безмежний, зорі перебувають на різних відстанях від Землі, але ця різниця у відстанях на око не сприймається, тому і здається, що зорі знаходяться на внутрішній поверхні деякої сфери. Це виявилось і справді так!

Сьогодні ми знаємо, що немає сфери над нашими головами, знаємо, що зорі дуже далекі від нас, та поняття небесної сфери залишилось, бо виявилося дуже зручним при вивченні видимих рухів світил та визначенні їхніх взаємних розташувань на небі.

Небесна сфера - уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої знаходиться спостерігач і на яку спроектовано всі світила так, як він бачить їх у певний момент часу з певної точки простору.

Небесну сферу можна уявити у вигляді велетенського глобуса (довільного радіуса), схожого на глобус Землі, але розглядається він зсередини. Центр небесної сфери збігається з оком кожного окремого спостерігача. Як і на земному глобусі, на небесній сфері можна намалювати уявні лінії і певні точки, що дає змогу ввести систему небесних координат.

Сузір’я, їхня кількість, позначення, назви, колір і межі.

Ознайомлюватися із зоряним небом треба в безхмарну ніч, коли світло Місяця не заважає спостерігати слабкі зорі. Чудова картина нічного неба з розсипаними по ньому мерехтливими зорями, їх кількість здається незліченною. Але так лише здається, поки не придивитеся і не навчитеся знаходити на небі знайомі групи зір, незмінні за своїм взаємним розміщенням. Ці групи, названі сузір'ями. Насправді ж зір, які можна побачити неозброєним оком, на небі Землі близько 6 000.

На початку XX ст. налічувалося 108 сузір'їв. Але на конгресі Міжнародного Астрономічного Союзу 1922 р. їхню кількість було зменшено до 88. Тоді ж було встановлено також нові межі сузір'їв, що існують і досі.

Сузір'я — це певна ділянка зоряного неба з чітко окресленими межами, що охоплює всі належні їй світила і яка має власну назву.

Багато сузір'їв зберігають свою назву із сивої давнини. Деякі з них пов'язані з грецькою міфологією, наприклад: Андромеда, Персей, Пегас, деякі — з предметами, що нагадують фігури, утворювані яскравими зорями сузір'їв: Стріла, Трикутник, Терези та ін. Є сузір'я, які дістали назви тварин, наприклад: Лев, Рак, Скорпіон.

Поряд із загальноприйнятими в астрономії назвами для окремих сузір'їв вживають і народні назви. Так, в Україні Велика Ведмедиця - це «Великий Віз», Мала Ведмедиця - «Малий Віз», Кассіопея -«Борона» чи «Пасіка», Пояс Оріона - «Косарі», Орел - «Дівчина з відрами», і т.д.

У кожному, сузір'ї яскраві зорі здавна позначали грецькими буквами, найяскравішу зорю здебільшого — буквою , потім буквами , і т. д. в алфавітному порядку в міру спадання яскравості; наприклад, Полярна зоря — сузір'я Малої Ведмедиці

Щоправда, в окремих випадках порядок позначень «переплутаний», і подекуди переставлені літери для слабкіших і яскравіших зір. Наприклад, у сузір'ї Близнят найяскравіша зоря Поллукс позначена літерою , тоді як слабкіша - Кастор – літерою .

Для зір, яскравість яких змінюється з часом, запроваджені позначення літерами латинського алфавіту: R, S ... Z, далі RR, АZ. Якщо в сузір'ї змінних зір більше, ніж 334 (стільки комбінацій можна утворити з однієї і двох літер), то такі змінні зорі позначають так: V335, 336... (наприклад, V335 Лебедя).

Назва нашої зорі - Сонце - походить від індоєвропейського кореня «сау» - «світити».

Зорі мають різні яскравість і колір: білий, жовтий, червонуватий. Чим червоніша зоря, тим вона холодніша. Наше Сонце належить до жовтих зір.

В Україні видно приблизно 50 сузір’їв.

Розглянемо сузір’я, які видно в Дрогобичі.

Без сумніву найяскравішим є сузір'я (причому найбільше сузір'я) Великої Ведмедиці.

1 . Велика Ведмедиця (Ursa Major) Сім його яскравих зірок утворюють відомий Ківш; цей астеризм відомий у багатьох народів під різними назвами: Плуг, Лось, Віз, Сім Мудреців, і тому подібне Всі зірки Ковша мають власні арабські імена: Дубхе (α Великої Ведмедиці) означає "ведмідь"; Мерак (β) – "поясниця"; Фекда (γ) – "стегно"; Мегрец (δ) – "початок хвоста"; Аліот (ε) – сенс не ясний; Міцар (ζ) – "пояс". Останню зірку в ручці Ковша називають Бенетнаш або Алькаїд (η); арабський "алкаїд банат наш" означає "ватажок плакальників".

Сузір'я займає на небі площу в 1279.7 квадратного градуса і містить 210 зірок, видимих неозброєним оком.

Проводячи подумки дугу великого кола по небесному куполу через дві крайні зірки Великої Ведмедиці в напрямку від β до α на відстані приблизно в п’ять раз більше, ніж проміжок між цими зорями відшукаємо Полярну зірку сузір'я Малої Ведмедиці.

2 . Мала Ведмедиця (Ursa Minor). Інколи це сузір'я називають Малий Ківш. Займає на небі площу в 255.9 квадратного градуса і містить 40 зірок, видимих неозброєним оком. Остання зірка в "хвості" Малої Ведмедиці – це відома всім α Полярна, розташована в нашу епоху трохи менш ніж в 1 градусі від північного полюсу світу.

П роводячи подумки дугу великого кола по небесному куполу через зорі δ В.Ведмедиці і Полярну, по другу сторону від останньої на відстані, що дорівнює приблизно відстані від Полярної до В.Ведмедиці, відшукаємо сузір'я Касіопеї.

3. Сузір'я Касіопеї (Cassiopeja). Яскраві зірки Кассіопеї (від 2,2 до 3,4 зоряної величини) утворюють фігуру, легко помітну навіть в повний місяць і схожу на букву М на початку зими і на букву W на початку літа. Займає на небі площу в 598.4 квадратного градуса і містить 150 зірок, видимих неозброєним оком.

Наступні сузір’я, які можна спостерігати з м.Дрогобич представлені в додатку(в кінці методички).

Зоряні величини.

Найяскравіші зорі ще в давнину назвали зорями 1-ї величини, а найслабкіші, видимі на межі зору,— зорями 6-ї величини. Ця давня термінологія збереглася і в наш час. До справжніх розмірів зір термін «зоряна величина» (позначається буквою т) відношення не має, вона характеризує світловий потік, що надходить на Землю від зорі. Вважають, що коли різниця дорівнює одній зоряній величині, видима яскравість зір відрізняється приблизно в 2,5 рази. Тоді різниця 5 зоряних величин відповідає відмінності в яскравості рівно в 100 раз. Так, зорі 1-ї величини в 100 раз яскравіші від зір 6-ї величини.

Але видима зоряна величина не дає інформації про справжню потужність джерел світла (наприклад, близька свічка краще освітлює текст, ніж далека електрична лампочка). Тому для характеристики введено абсолютну зоряну величину М.

Абсолютна зоряна величина — це така величина, яку б мала зоря, якби перебувала від нас на відстані 10 пк(32,6 св.р.).

M=m+5-5lg r, де r— відстань до зорі, виміряна в парсеках.

Визначення відстаней до небесних світил.

Те, що відстань до Місяця дорівнює 60 радіусам Землі, за тривалістю його проходження через тінь Землі при повному місячному затемненні встановив ще грецький вчений Гіппарх біля 150 р. до н. е.

Відстані до планет Сонячної системи вдалося визначити лише у XVII ст. через вимірювання горизонтального паралаксу.

Горизонтальний паралакс - це кут між напрямом на світило з якої-небудь точки земної поверхні і напрямом з центра Землі.

Відстані до близьких зір визначають за допомогою вимірювання їхнього річного паралаксу.

Річний паралакс π— кут, під яким із зорі було б видно радіус земної орбіти.

Вперше надійні річні паралакси було виміряно в середині XIX ст. Дотепер відомо точні величини річних паралаксів майже для 100 000 зір, і на цій основі розроблено біля десяти інших методів визначення відстаней до віддаленіших об'єктів.

Крім того, в астрономії використовують особливі одиниці для вимірювання відстаней: астрономічна одиниця (а. о.), яка дорівнює середній відстані Землі від Сонця (149 600 000 км), і парсек (пк), від слів «паралакс» і «секунда» - відстань, з якої середній радіус земної орбіти видно під кутом 1" (секунда дуги). Часто використовують похідні одиниці: кілопарсек (1 кпк = 1 000 пк) і мегапарсек (1 Мпк = 1 000 000 пк).

Інколи використовується одиниця довжини світловий рік (св. р.). Це така відстань, яку проходить світло за один рік, поширюючись зі швидкістю 300 000 км/с.

Між одиницями довжини, що використовуються в астрономії, існують такі співвідношення:

1 пк = 3,26 св. р. = 206 265 а.о. = 3·10¹⁶м; 1 св. р. = 0,3066 пк = 63240 а.о. = 9,5•10¹⁵м.

5. Каталоги небесних об’єктів. Окрім зір, на небі можна спостерігати багато інших об’єктів — туманності, зоряні скупчення, галактики тощо. Всі ці об’єкти занесені у спеціальні списки — каталоги.

Перші каталоги з’явилися ще до н.е.. Сьогодні завдяки наполегливій праці астрономів маємо декілька різних каталогів небесних об’єктів (н-д, «Боннський огляд неба» — наведено координати, зоряні величини і особливості спектрів 324188 зір; дев’ятитомний «Каталог Генрі Дрепера», що містить інформацію про зоряні величини і спектри 225300 зір).

Один із найвідоміших каталогів незоряних об’єктів склав фр. Фізик Ш. Месьє (1780-1817). У ньому налічується 109 об’єктів — яскравих зоряних скупчень, туманностей і галактик.

Питання для самоконтролю:

1. Дайте визначення небесної сфери.

2. Що таке сузір’я?

3. Скільки зір можна побачити на небі неозброєним оком?