Азбука звездного неба. Часть 2

Данлоп Сторм

Книга известного английского популяризатора астрономии, члена Королевского астрономического общества Сторма Данлопа представляет собой увлекательный путеводитель по звездному небу. Автор подробно рассказывает о разнообразных небесных объектах, дает полезные практические советы по их наблюдению и изучению. Прекрасные фотографии, карты, таблицы, дополняя изложенное, способствуют его более глубокому пониманию.

Адресована любителям астрономии - от учащихся средних школ до специалистов, особенно полезна преподавателям астрономии, руководителям астрономических кружков, популяризаторам науки.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ.

ИЗУЧЕНИЕ НЕБА

Зодиакальный свет и противосияние

При благоприятных атмосферных условиях перед восходом Солнца на востоке или после захода Солнца на западе удается увидеть зодиакальный свет — слабое вытянутое по небу конусообразное свечение, которое иногда можно спутать с зарей. Так как зодиакальный свет по форме представляет собой часть эллиптической поверхности с центром в Солнце, которая вытянута вдоль эклиптики, то его лучше наблюдать, когда эклиптика расположена выше всего над горизонтом. В Северном полушарии наилучшие условия наблюдения зодиакального света приходятся на весну, когда он виден в западной части неба, и на осень, когда он виден на востоке. Для жителей Южного полушария сезоны наблюдения противоположны. Наблюдатели, находящиеся на экваторе, имеют возможность видеть зодиакальный свет круглый год.

Зодиакальный свет возникает вследствие рассеяния солнечного света частицами космической пыли, в основном сосредоточенными в пространстве между орбитой Земли и Солнцем. Частицы пыли, находящиеся «снаружи» земной орбиты, отражают небольшое количество света назад, в направлении Солнца и Земли. (По мнению ученых, малая интенсивность отраженного космическими пылинками света объясняется их небольшими размерами и очень темным цветом.) Тем не менее в точке эклиптики, диаметрально противоположной Солнцу, заметно слабое светящееся пятно небольших размеров, которое называют противосиянием. Существует очень слабая полоса света, как бы соединяющая области зодиакального свечения и противосияния, но без специального оборудования увидеть ее нелегко, лишь в редких случаях это удается наблюдателям с острым зрением.

Полярные сияния

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в двух неправильной формы зонах, окружающих северный и южный магнитные полюсы Земли и простирающихся на широтах 60-70°. Полярные сияния иногда называют Северной и соответственно Южной Авророй — в честь римской богини утренней зари. Иногда полярные сияния наблюдались даже в Сингапуре, расположенном вблизи магнитного экватора. Так что, в какой бы точке Земли вы ни находились, не теряйте надежды хоть мельком увидеть это красивейшее явление. Несомненно, полярное сияние видели многие, но не обращали внимания, не подозревая, что они наблюдают.

Серебристые облака

Серебристые облака — это атмосферные явления, которые возникают на высоте около 80 км над поверхностью Земли и в основном наблюдаются в средних широтах, 45-60°, на протяжении нескольких недель до и после летнего солнцестояния. В этот период сумерки на указанных широтах продолжаются почти всю ночь, и Солнце, находясь под горизонтом, все же освещает облака. По этой причине серебристые облака не наблюдаются ближе к экватору. Они имеют тонкую структуру в виде волн, гребешков, полос или вихрей с серебристыми и голубоватыми оттенками, а у горизонта иногда окрашиваются в золотистый цвет. Картина серебристых облаков довольно изменчива: струи, гребешки и другие структуры все время перемещаются относительно друг друга в самых разных и даже противоположных направлениях. На первый взгляд может показаться, что серебристые облака имеют много общего с обычными перистыми облаками, но их нетрудно отличить, если помнить, что серебристые облака образуются в атмосфере на высоте, в 10 раз большей, чем обычные, что они появляются ближе к полуночи и вытянуты в направлении к полюсу. Как и полярные сияния, серебристые облака настолько прозрачны, что не ослабляют свет ярких звезд.

Природа серебристых облаков пока еще не вполне ясна. По-видимому, они состоят из мельчайших частиц, покрытых льдом и потому отражающих солнечный свет. Откуда берутся эти частицы на таких высотах, тоже не ясно. Не исключено, что это частицы метеорной пыли, ионы или даже вулканическая пыль, попавшая на столь значительные высоты при сильных вулканических извержениях. Движение серебристых облаков связывают с ветрами, господствующими в верхней атмосфере, но высота расположения облаков и некоторые другие их особенности, возможно, определяются восходящими потоками воздуха, формирующимися над горами. Интересно отметить, что серебристые облака появляются в периоды, не благоприятные для наблюдения полярных сияний. Но их наблюдение можно проводить теми же методами и с помощью тех же инструментов, что и наблюдение полярных сияний: как визуально (когда их можно классифицировать по форме), так и фотографически. Наблюдения следует проводить через определенные промежутки времени, скажем, через 15 мин, отмечая изменения в структуре облаков и характере их движения. Нетрудно произвести угловые измерения расположения отдельных деталей облаков.

Метеоры

Кратковременные вспышки, возникающие в земной атмосфере при вторжении в нее быстродвижущихся мельчайших твердых частиц, получили название метеоров (иногда метеоры неправильно называют «падающими звездами»). Сравнительно крупные частицы могут вызвать очень яркую вспышку. Вспышки, блеск которых превышает звездную величину — 5m (это больше максимального блеска Венеры), называют болидами. В межпланетном пространстве вокруг Солнца движется множество частиц различных размеров — так называемых метеорных тел. Попадая в атмосферу Земли, метеорные тела вследствие трения могут полностью сгореть или разрушиться. Однако наиболее крупные из них сгорают не до конца, и их остатки могут упасть на поверхность Земли; их называют метеоритами. Падение метеорита сопровождается ярким огненным следом.

Поиск метеоритов на поверхности Земли — задача исключительной научной важности, поскольку это единственные небесные тела, которые можно подробно изучать в лабораториях, исключая, конечно, те небольшие образцы лунного грунта, которые были доставлены на Землю астронавтами и автоматическими аппаратами. Даже если ваши «астрономические интересы» не связаны с изучением метеоров, вы тем не менее должны представлять, какую информацию может принести наблюдение этих явлений.

Метеоры можно увидеть в любую ясную ночь, а при благоприятных атмосферных условиях даже невооруженным глазом можно заметить 5-10 метеоров в час. Это так называемые спорадические метеоры, связанные с вторжением в земную атмосферу отдельных частиц. Поскольку эти частицы обращаются вокруг Солнца по произвольным орбитам, они могут случайно возникнуть на небе в самых неожиданных местах. Помимо отдельных частиц вокруг Солнца движутся целые их рои. Многие из них порождены распадающимися или распавшимися кометами. Каждый метеорный рой обращается вокруг Солнца с постоянным периодом и многие из них в определенные периоды года встречаются с Землей. В такие периоды число метеоров значительно возрастает, и тогда говорят о метеорных потоках.

Искусственные спутники

Вокруг Земли обращается так много искусственных небесных тел, что в течение всего удобного для наблюдений времени суток — начиная с вечерних сумерек и кончая утренней зарей — можно видеть яркие спутники, рассекающие звездное небо. (Часто под «спутниками» понимают не только спутники, но и сброшенные последние ступени ракет или отделившиеся от них различные части и детали.) Многие из спутников «кувыркаются» в пространстве или вращаются вокруг собственной оси, порождая вспышки света и изменяя свою яркость, когда лучи Солнца отражаются от плоских панелей солнечных батарей и других элементов поверхности. Попадая в тень Земли и выходя из нее, спутники то исчезают, то вновь появляются на небе. Искусственные спутники Земли можно наблюдать только при определенных условиях. Период видимости того или иного спутника зависит от широты места наблюдения и времени года, а также от высоты и наклонения его орбиты. Так, спутник, движущийся по орбите с высоким апогеем, на высоких широтах можно наблюдать летом на протяжении всей ночи. Однако в другое время года он может быть едва виден низко над горизонтом лишь в течение очень короткого времени. Очевидно, что предсказать время наилучшей видимости спутника в данной точке Земли — задача довольно сложная и только упорный, не боящийся трудностей наблюдатель может взяться за такое дело. Большинству же наблюдателей мы рекомендуем пользоваться данными, публикуемыми национальными координирующими центрами. Нанеся предполагаемую траекторию полета спутника на звездную карту, вы можете приступить к его наблюдению в бинокль или телескоп. Астрономам-любителям мы рекомендовали бы использовать для этих целей бинокль.

Серьезные наблюдения предполагают определение положения спутника в тот или иной момент времени, который устанавливается с помощью секундомера или каким-то другим способом. Наиболее точный метод-это измерение момента, когда спутник проходит между двумя звездами, что, правда, не всегда возможно; поэтому приходится искать другие способы. Чтобы определить орбиту спутника, нужно измерить его точное положение по крайней мере в двух точках. Сравнивая расчетную и наблюдаемую траектории движения спутника, можно оценить распределение плотности в верхних слоях атмосферы (особенно в перигее, где спутник наиболее приближается к поверхности Земли), а плотность атмосферы существенно зависит от солнечной активности. Кроме того, отклонение расчетной орбиты от наблюдаемой дает информацию о точных размерах и фигуре Земли. Наблюдая за яркостью спутника и ее колебаниями, мы можем судить о его форме и вращении.

Спутники настолько медленно перемещаются на фоне звезд, что их трудно спутать с другими небесными телами. Лишь при входе в земную атмосферу и сгорании в ней искусственный спутник напоминает метеор, а иногда и яркий болид, но и в этом случае спутник можно отличить по видимой скорости и направлению движения. Скорость движения спутника по орбите и скорость его входа в атмосферу довольно невелики: 4-8 км/с, тогда как минимальная скорость вхождения в атмосферу метеорного тела по теоретическим оценкам составляет около 11 км/с. А многие метеорные тела имеют значительно большие скорости — до 70 км/с. Длительные наблюдения метеоров помогут вам лучше отличать движение спутника.

Литература

American Association of Variable Star Observers. AAVSO Variable Star Atlas. — Cambridge Massachusetts: Sky Publishing, 1980.

British Astronomical Association: Guide for Observers of the Moon. — London, 1974.

Handbook. — London (выпускается ежегодно).

Satellite Observers' Manual. — London, 1974.

Star Charts. — London, 1981.