В ясную безлунную ночь над нашей головой видны и яркие звезды, сразу привлекающие к себе внимание, и менее яркие, и еле различимые невооруженным глазом. В одной стороне неба одни звездные рисунки, в другой — другие (см. приложение). Некоторые группы звезд своими рисунками напоминают какие-то фигуры: ковша, креста, серпа и т. д.
Наиболее яркие звезды отличаются друг от друга и цветом. Из-за различия температуры поверхности звезд одни из них излучают белый свет, другие — желтоватый, третьи— красноватый или оранжевый и т. д.
С Земли кажется, что звездное небо, как одно целое, как внутренняя поверхность огромного шара, постоянно вращается вокруг оси. Вращение небесного свода, на котором звезды неподвижны одна относительно другой, можно заметить в течение одного — двух часов. За сутки небесный свод делает полный оборот. Если сфотографировать это вращение звездного неба, на снимке звезды прочертят линии, соответствующие их движению. Особенно наглядно вращение звездного неба близ полюса мира (рис. 13).
Но вращение небесной сферы кажущееся. На самом деле вращается вокруг своей оси Земля.
Вследствие вращения Земли вокруг своей оси видимое суточное вращение небесной сферы вокруг оси мира происходит с угловой скоростью, равной скорости вращения Земли, но в обратном направлении. При этом каждая звезда описывает малый круг; плоскости этих кругов параллельны плоскости небесного экватора.
Рис. 13. Созвездие Большой Медведицы за сутки делает полный оборот вокруг Полярной звезды
На разных географических широтах картина кажущегося вращения небесного свода различна. В средних широтах (рис. 14, а) звезды, расположенные недалеко от Полярной звезды, описывают вокруг нее окружность, не заходя за горизонт. Для данной широты это так называемые незаходящие светила. Некоторые звезды показываются из-за горизонта и, пройдя по небосводу, скрываются. Светила, расположенные недалеко от южного полюса мира, совсем не видны, так как при вращении не выходят из-за горизонта. Это невосходящие светила.
Рис. 14. Видимое движение звезд для наблюдателя: а — на средних широтах; б — на полюсах Земли; в — на земном экваторе
Из рис. 14 видно, что незаходящими светилами в Северном полушарии будут такие, у которых δ ≥ (90° — φ), невосходящими — такие, у которых δ ≤ — (90° — φ). Условием восхода и захода светил будет
— (90° — φ) ≤ δ ≤ (90° —φ).
С увеличением широты места наблюдения количество незаходящих, а значит, и невосходящих звезд увеличивается.
На Северном полюсе Земли (рис. 14,б) можно наблюдать только одну небесную полусферу. Там полюс мира совпадает с зенитом, истинный горизонт — с небесным экватором, горизонтная система координат—с экваториальной. Явлений восхода и захода звезд нет. Все видимые звезды вращаются вокруг Полярной звезды параллельно истинному горизонту. Высоты звезд постоянны и равны их склонениям, а азимуты изменяются равномерно от 0° до 360° (для измерения азимута надо несколько отойти от точки полюса).
На земном экваторе (рис. 14, в) для наблюдения доступна вся небесная сфера. Все звезды восходят и заходят, причем направление их движения перпендикулярно к плоскости истинного горизонта. Полярная звезда видна около точки севера, т. е. у самого горизонта в северном направлении.
По яркости (блеску) звезды делятся на группы в соответствии со звездными величинами. К звездам 1-й величины относятся те, которые в 100 раз ярче самых слабых по яркости звезд, видимых при нормальном зрении невооруженным глазом; звезды, яркость которых в 2,5 раза меньше, чем звезд 1-й величины, считаются звездами 2-й величины, а те, которые по яркости в 2,5 раза слабее звезд 2-й величины, относятся к звездам 3-й величины и т. д., т. е. каждая следующая группа слабее предыдущей по яркости в 2,5 раза. Самые слабые звезды, видимые при нормальном зрении невооруженным глазом, являются звездами 6-й величины.
Для более точного определения яркости применяются дробные обозначения звездных величин. Например, звездная величина Полярной звезды 2,1; Алиота 1,7; Беги 0,1 и т. д. Есть звезды, звездная величина которых меньше единицы и даже меньше нуля.
Самые яркие звезды на небе — это Сириус и Канопус. Их величина выражается отрицательным числом: у Сириуса она равна—1,3; у Канопуса —0,9. Десять звезд имеют величину от нуля до единицы. Это Бега, Арктур, Капелла, Процион, Альтаир, Бетельгейзе, Ригель, Ахернар, α и β Центавра. Ярче звезд 2-й величины 41 звезда-, ярче 3-й — 138, ярче 4-й — 357, ярче 5-й — 1030 звезд и т. д. Хотя современные телескопы позволяют видеть звезды только до 23-й звездной величины, путем математических расчетов установлено, что существуют звезды по меньшей мере 50-й звездной величины и что наибольшее количество звезд 27-й звездной величины. Человек с нормальным зрением видит над горизонтом одновременно около 2500 звезд (до 6-й звездной величины).
Яркость самых ярких небесных светил, выраженная в звездных величинах, составляет: Солнца —26,7, Луны (полной) —12,6, Венеры —4,3, Марса —2,8, Юпитера —2,5 (звездные величины планет даны соответственно их наибольшему блеску).
Звездное небо условно разделено на участки разнообразной формы, называемые созвездиями. Каждое из них имеет свое название. Эти названия были даны созвездиям еще в древние времена и отражают сходство конфигураций отдельных групп звезд с очертаниями некоторых предметов, с фигурами тех или иных животных и сказочных героев. В связи с этим на старинных картах звездного неба созвездия изображались в виде контуров соответствующих фигур.
В каждом созвездии яркие звезды обозначаются буквами греческого алфавита, а наиболее яркие из них имеют, кроме того, и свои названия. Менее яркие звезды чаще обозначаются буквами латинского алфавита или цифрами.
Принадлежность звезд к одному созвездию — это их «видимая» близость. В действительности звезды одного созвездия находятся на самых различных расстояниях от нас.
Для определения навигационных элементов в самолетовождении используется относительно небольшое количество небесных светил: днем — Солнце и иногда Луна; ночью— Луна, наиболее яркие планеты (Марс, Юпитер, Сатурн, Венера) и так называемые аэронавигационные звезды, для которых составлены специальные астрономические таблицы: это Сириус, Канопус, Вега, Арктур, Капелла, Ригель, Процион, Ахернар, Бетельгейзе, Альтаир, Альдебаран, Антарес, Поллукс, Спика, Денеб, Регул, Фомальгаут, β Креста, α Южного Треугольника, Ригиль, Алиот, Каус Астралия, Пикок, Полярная звезда, Альферац, Хамаль и Эль Сухейль.
Существует несколько способов отыскания звезд. Один из них состоит в следующем.
В северном полушарии звездное небо условно делится на три больших участка с яркими созвездиями и звездами.
В первом из них (рис. 15) отправным пунктом для отыскания многих аэронавигационных звезд служит созвездие Большой Медведицы, семь наиболее ярких звезд которого образуют характерную фигуру ковша или кастрюли. По древнему преданию, Большая Медведица (рис. 16) — это превращенная богиней Герой в медведицу Каллисто, дочь царя Ликаона, чуть не затравленная на охоте псами пастуха Волопаса. Созвездия Большой Медведицы, Волопаса и Гончих Псов расположены поблизости друг от Друга. Древние арабы называли созвездие Большой Медведицы Семибратием.
Рис. 15. Участок неба со звездами Полярная, Алиот, Антарес, Арктур, Спика и Регул
Рис. 16. Созвездие Большой Медведицы
Вследствие вращения звездного неба ручка ковша созвездия Большой Медведицы в разное время бывает направлена то влево, то вниз, то вверх, а иногда ковш как бы опрокинут и виден почти над головой (рис. 13).
Третья от конца ручки ковша звезда — Алиот — аэронавигационная звезда. Действительная яркость ее в 3500 раз превосходит яркость нашего Солнца. Кажется же она небольшой светящейся точкой, потому что находится от нас на громадном расстоянии — 50 световых лет, хотя является самой близкой из звезд Большой Медведицы.
Вторая от конца ручки ковша звезда называется Мицар. Если внимательно всмотреться в окружающее ее пространство, то в безлунную ночь и при хорошей прозрачности атмосферы можно увидеть рядом с ней едва заметную звездочку,. называемую Алькор. Эта звезда 6-й величины; так как яркость ее стоит на самом пределе видимости невооруженным глазом, то по ней можно проверять свое зрение.
Если мысленно провести прямую линию через две крайние звезды в «передней стенке ковша», то на этой линии на расстоянии, равном примерно пяти расстояниям между теми же звездами, вверх от дна ковша можно увидеть Полярную звезду. Она находится почти у точки северного полюса мира (меньше чем в 1° от него) и поэтому может служить надежным ориентиром для определения направления на север. Недаром народы Средней Азии назвали Полярную звезду «Темир-козух», что значит «железный гвоздь». Она находится от нас в 6 раз дальше, чем Алиот. Полярная звезда входит в созвездие Малой Медведицы, яркие звезды которого, хотя и слабее звезд Б. Медведицы, напоминают ковш, но меньшего размера.
