Людям подобається дивитися на зоряне небо. Якими б не були обставини навколо, як би життя не примушувало втискатись у землю від небезпеки, рано чи пізно хтось все одно подивиться вгору. Можливо, саме ця властивість і робить нас людьми.

Сторони зоряного неба

Варто вийти в ясну ніч кудись на відкритий простір, як над нами розкривається панорама зоряного неба. Пильне око може побачити на небосхилі сотні яскравих цяток. Деякі з них є зірками, інші — планетами чи штучними об’єктами, запущеними людиною у космос. Ця неймовірна картина вражає, і для багатьох людей стає поштовхом пізнати Всесвіт глибше. 

Але шлях у науку починається з розуміння базових речей. Зоряне небо ми сприймаємо як напівсферу. Орієнтація у ній починається з визначення основних напрямків: північ, південь, схід, захід, зеніт і надир. Найлегше знайти зеніт: це точка прямо над головою спостерігача. Надир — протилежний до неї напрямок, він знаходиться у нас під ногами.

Орієнтування за сторонами світу варто почати з визначення напрямку на північ. У зоряну ніч на території України найпростіше це зробити за допомогою Возів. Найяскравіші зорі Великої та Малої Ведмедиць формують на небі щось схоже на ковші. Недарма  чумаки, які століття тому їздили у Крим по сіль, дали їм назви Великого та Малого Возів.

Як знайти північ

Велику Ведмедицю знайти легше, бо вона набагато більша. У ній нас цікавлять дві передні зорі «ковша», які називаються Дубхе та Мерак. Через них треба провести лінію в той бік, звідки на воза клали б вантаж. Якщо на цій прямій відміряти приблизно 5,5 відстаней між цими двома зорями, то можна знайти «хвіст» Малої Ведмедиці. На його кінці розташована Полярна зоря. Втім, у Південній півкулі цей метод не працює: там Полярна не з’являється над горизонтом 

принаймні в нашу епоху).

Полярна зоря практично не змінює свого положення на небі, в той час як інші світила беруть участь у добовому обертанні небесної сфери. Якщо бути зовсім точним, ця зоря описує невеличке коло радіусом менше градуса навколо умовної точки, що називається полюсом світу. Якщо через цю точку провести лінію від зеніту до обрію, ми отримаємо напрямок на північ.

Ввечері та вранці можна також орієнтуватися за місцем сходу та заходу Сонця. Цей спосіб не такий точний, бо впродовж року точки його сходу та заходу зміщуються. Вдосвіта треба стати так, щоб небо світлішало по праву руку. Після заходу Сонця ту точку, де воно сховалося за обрієм, треба залишити ліворуч. В обох випадках північ буде прямо перед вами, а Полярну зорю можна знайти, просто подивившись угору. Її висота над горизонтом дорівнює широті місця спостережень.

Як обертається зоряне небо

Після цього достатньо розкинути руки в сторони й увімкнути уяву. Попереду буде північ, позаду — південь, ліворуч — захід, праворуч — схід. Якщо місцевість вам досі незнайома, варто прив’язати ці напрямки до якихось помітних об’єктів: дерев, будівель, яскравих вогнів на горизонті. Адже далі  доведеться розбиратися з обертанням небесної сфери.

Насправді небесної сфери, що обертається, не існує. Це Земля обертається навколо Сонця та навколо власної осі, через що та точка її поверхні, на якій знаходимося ми, повертається у бік тих чи інших зір, які до жодної сфери не прикріплені й розташовані на різних відстанях від нас.

Проте нам легше уявляти небо як сферу, що обертається разом із зорями навколо осі, що проходить саме через північний полюс світу. Біля нього розташована Полярна зоря (біля південного полюсу такої яскравої зорі зараз немає). Ця уявна лінія називається віссю світу, і впродовж доби всі зорі здійснюють оберт навколо неї. При цьому рухаються вони в тому ж напрямку, що і Сонце, тобто за годинниковою стрілкою. Вони сходять над обрієм, підіймаються до найвищого положення, а потім сідають.

Небесний екватор, меридіан і зорі, що не заходять

Якщо небесна сфера, так само як і Земля, має вісь обертання, то у неї має бути й екватор. Він так і називається — «небесний екватор». Це — коло на цій сфері, рівновіддалене від обох полюсів. Ще одне важливе велике коло має назву «небесний меридіан». Він проходить через полюс світу та зеніт. Попри те, що всі зорі підіймаються над горизонтом на різну висоту, впродовж свого добового руху вони перетинають небесний меридіан. Саме під час його перетину вони підіймаються над горизонтом найвище, тобто проходять кульмінацію. Варто зауважити, що, коли кажуть «Сонце в зеніті», найчастіше мають на увазі саме його кульмінацію, яка відзначає місцевий полудень. Для спостерігачів в Україні Сонце в зеніт не піднімається ніколи.

Також на території України є зорі, які ані протягом добового, ані протягом річного обертання не ховаються за обрієм. Це світила, які розташовані достатньо близько до північного полюса світу. До них належать, між іншим, усі зорі Великої та Малої Ведмедиць, Капелла, Вега та схоже на букву М (чи на W) сузір’я Кассіопеї.

Екліптика та Чумацький Шлях

Усе, що написано вище, стосується тільки руху зірок. Сонце та планети обертаються за власними правилами та постійно зміщуються відносно «нерухомих» світил. Через це, власне, планети й отримали свою назву, яка означає «мандрівники». Але і в них є дещо спільне.

Усі планети й Місяць рухаються по небу неподалік тої самої лінії, по якій серед зірок рухається Сонце. Ця лінія називається екліптикою. Насправді це проєкція на небесну сферу площини земної орбіти. Площини інших планетних орбіт відхиляються від неї максимум на кілька градусів.

Ще одна важлива деталь зоряного неба — Чумацький Шлях — світла смуга, що «огортає» всю небесну сферу. Видно її не завжди й не всюди через суто земні причини. Це площина нашої Галактики. А у сузір’ях Стрільця та Скорпіона, де ця лінія роздвоюється, насправді ховається галактичне ядро, приховане темними хмарами пилу. При цьому ані з небесним екватором, ані з екліптикою ця площина не збігається.

Місцева система координат

Як ми можемо чітко вказати позицію конкретного об’єкта на небі, щоб його могли знайти інші спостерігачі? Найпростіший спосіб — «відштовхуватися» від горизонту й фіксованого напрямку на якусь зі сторін світу. Це так звана горизонтальна система координат. Її можна також назвати місцевою, оскільки прив’язана вона до точки, де стоїть спостерігач.

У цій системі небесне тіло має дві координати: азимут Az і висоту над горизонтом h. Замість останньої може також використовуватися зенітна відстань (90°-h). Вона визначає, наскільки високо треба підняти голову або трубу телескопа, щоб побачити об’єкт.

Азимут (від арабського «ас-сумут» — «напрямок») визначається як кут між точкою півночі та точкою перетину з горизонтом великого кола, проведеного через зеніт і небесне тіло. Він відраховується зліва направо. Півночі в такій системі координат відповідає азимут 0°, сходу — 90°, півдню — 180°, заходу — 270°.

Оскільки наша планета, як уже згадувалось, обертається навколо своєї осі, всі астрономічні об’єкти постійно змінюють своє положення у системі відліку, «прив’язаній» до горизонту. Це сильно ускладнювало життя астрономам і змусило їх винайти ще одну систему небесних координат. Про неї йтиметься у наступній статті.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine