Небесні світила й небесна сфера. Сузір*я. 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 космос, що означає - оздоба, прикраса. І в цьому немає нічого дивного! Свого часу М. Коперник висловився з захопленням: «. . . Бо що може бути чарівнішим від небосхилу, який вміщує у собі все прекрасне? » 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. Перше враження від спостереження зоряного неба - це незліченність зір і хаотичність їхнього розташування на небосхилі. Насправді ж зір, які можна побачити неозброєним оком, на небі Землі близько 6 000. Видиме розташування зір на небі змінюється надзвичайно повільно. Без точних вимірів помітити його впродовж сотень і навіть тисяч років неможливо. Ця обставина дозволила за незапам'ятних часів намалювати по найяскравіших зорях перші характерні «зоряні візерунки» - сузір'я. Більшість їхніх назв, які використовуються й сьогодні - це спадок від давніх греків. Так, у творі «Альмагест» Птолемея перелічено 48 сузір'їв. Нові сузір'я з'явилися на небі після перших подорожей у південну півкулю Землі під час великих географічних мандрівок ХУІ-ХУІІ ст. , а також після винайдення телескопа. 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. У деяких сузір'ях виділяють менші групи зір, наприклад Плеяди та Пади в сузір'ї Тельця, Ківш у сузір'ї Великої Ведмедиці тощо. 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» , Дельфін - «Криниця» , Пояс Оріона - «Косарі» , Орел - «Дівчина з відрами» , зоряне скупчення Пади, що утворюють голову Тельця, - «Чепіги» , а зоряне скупчення Плеяди - «Стожари» . Про кожну істоту, яку давні люди уявляли у візерунку конкретної групи зір і ім'ям якої називали це сузір'я, було складено певну легенду. Наприклад: син грецького бога морів Посейдона, Оріон, був хоробрим і вправним мисливцем. Не було звіра, якого він не міг би вполювати. Розлючена богиня Артеміда, охоронниця звірів, підіслала до Оріона отруйного Скорпіона, від укусу якого він загинув. Та Зевс, головний у пантеоні грецьких богів, забрав на небо і Оріона, перетворивши його на зимове сузір'я, і Скорпіона, помістивши його на літньому небі, щоб той ніколи не наздогнав Оріона.
Блиск зірок і візуальна зоряна величина Дивлячись на зоряне небо, можна зауважити, що зірки різні по своїй яскравості або по своєму видимому блиску. Найбільш яскраві зірки називають зірками 1 -ї зоряної величини; ті з зірок, які за своїм блиском в 2, 5 рази слабкіше зірок 1 -ї величини, мають 2 -у зоряну величину. До зірок 3 -й зоряної величини відносять ті з них. які слабші зірок 2 -й величини в 2, 5 рази, і т. д. Найслабші з зірок, доступних неозброєному оку, зараховують до зірок 6 -ї зоряної величини. Потрібно пам'ятати, що назва «зоряна величина» вказує не на розміри зірок, а тільки на їх видимий блиск. Всього на небі спостерігається 20 найбільш яскравих зірок, про які зазвичай говорять, що це зірки першої величини. Але це не означає, що вони мають однакову яскравість. Насправді одні з них дещо яскравіше 1 -ої величини, інші дещо слабше і лише одна з них - зірка в точності 1 -ї величини. Таке ж становище і з зірками 2 -ї, 3 -ї та наступних величин. Тому для більш точного позначення яскравості тієї чи іншої зірки використовують дробові величини. Так, наприклад, ті зірки, які по своїй яскравості знаходяться посередині між зірками 1 -ї та 2 -ї зоряних величин, вважають належними до 1, 5 -ї зоряної величини. Є зірки, які мають зоряні величини 1, 6; 2, 3; 3, 4; 5, 5 і т. д. На небі видно декілька особливо яскравих зірок, які за своїм блиском перевищують блиск зірок 1 -ї зоряної величини. Для цих зірок ввели нульову і негативні зоряні величини. Так, наприклад, найяскравіша зірка північної півкулі неба - Вега - має блиск 0, 03 (0, 04) зоряної величини, а найяскравіша зірка - Сиріус - має блиск мінус 1, 47 (1, 46) зоряної величини, в південній півкулі найяскравішою зіркою є Канопус (Канопус розташований в сузір'ї Кіля. Видимий блиск зірки мінус 0, 72, Канопус володіє найбільшою светимостью серед всіх зірок в радіусі 700 світлових років від Сонця. Для порівняння, Сіріус лише в 22 рази яскравіше, ніж наше Сонце, але він набагато ближче до нас, ніж Канопус. Для дуже багатьох зірок серед найближчих сусідів Сонця Канопус є найяскравішою зіркою на їх небосхилі. ). Зоряна величина в сучасній науціУ середині XIX ст. англійський астроном Норман Погсон удосконалив метод класифікації зірок за принципом світності, що існував з часів Гіппарха і Птолемея. Погсон врахував, що різниця в плані світності між двома класами становить 2, 5 (наприклад сила світіння зірки третього класу в 2, 5 рази більше, ніж у зірки четвертого класу). Погсон ввів нову шкалу, за якою різниця між зірками першого та шостого класів становить 100 до 1 (Різниця в 5 зоряних величин відповідає зміні блиску зірок у 100 разів). Таким чином, різниця в плані світності між кожним класом становить не 2, 5, а 2, 512 до 1. Система, розроблена англійським астрономом, дозволила зберегти існуючу шкалу (поділ на шість класів), але надала їй максимальну математичну точність. Спочатку нуль-пунктом для системи зоряних величин була обрана Полярна зірка, її зоряна величина у відповідності з системою Птолемея була визначена в 2, 12. Пізніше, коли з'ясувалося, що Полярна зірка є змінною, на роль нуль-пункту були умовно визначені зірки з постійними характеристиками. По мірі вдосконалення технологій та обладнання вчені змогли визначити зоряні величини з більшою точністю до десятих, а пізніше і до сотих одиниць.
Астрономічні основи календаря. Доба як одна з основних одиниць вимірювання часу. Обертання Землі і видимий рух зоряного неба. Основна величина для вимірювання часу пов'язана з періодом повного обороту земної кулі навколо своєї осі. До недавнього часу вважалося, що обертання Землі відбувається рівномірно. Однак зараз у цьому обертанні виявилися деякі нерівномірності, але вони настільки малі, що не мають значення для побудови календаря. Перебуваючи на поверхні Землі і беручи участь разом з нею в її обертальному русі, ми не відчуваємо його. Про обертання земної кулі навколо осі ми судимо лише за тим видимим явищ, які з ним пов'язані. Наслідком добового обертання Землі є, наприклад, видимий рух небесного склепіння з усіма розташованими на ньому світилами: зірками, планетами, Сонцем, Місяцем і т. д. В наші дні для визначення тривалості одного обороту земної кулі можна скористатися - спеціальним телескопом - пассажным інструментом, оптична вісь труби якого обертається строго в одній площині - площині меридіана даного місця, що проходить через точки півдня і півночі. Перетин зіркою меридіана називається верхньою кульмінацією. Проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями зірки називається сидеричним днем. Більш точне визначення зоряних діб таке: це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення. Вони являють собою одну з основних одиниць вимірювання часу, так як тривалість їх залишається незмінною. Зоряні добу діляться на 24 зоряних години, кожен годину - на 60 зоряних хвилин, кожна хвилина - на 60 зоряних секунд. Зоряні години, хвилини і секунди відраховуються на зоряних годинах, які є в кожної астрономічної обсерваторії і завжди показують зоряний час. Користуватися в повсякденному житті такими годинами незручно, так як один і той самий зоряний час протягом року припадає на різний час сонячних діб. Життя природи, а разом з нею вся трудова діяльність людей, пов'язана не з рухом зірок, а зі зміною дня і ночі, тобто з добовим рухом Сонця. Тому в повсякденному житті ми користуємося не зоряним часом, а сонячним. Поняття сонячного часу значно складніше поняття зоряного часу. Перш за все треба ясно уявити собі видимий рух Сонця. змогли визначити зоряні величини з більшою точністю до десятих, а пізніше і до сотих одиниць.
Астрономічні основи календаря. Ми знаємо, що в основі всякого календаря лежать астрономічні явища: зміна дня і ночі, зміна місячних фаз і зміна часів року. Ці явища дають три основні одиниці вимірювання часу, що лежать в основі будь календарної системи, а саме: сонячні добу, місячний місяць і сонячний рік. Беручи середні сонячні добу за постійну величину, визначимо тривалість місячного місяця і сонячного року. Протягом всієї історії астрономії тривалість цих одиниць вимірювання часу весь час уточнялась. Синодический месяц. В основі місячних календарів лежить синодичний місяць - проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця. Спочатку, як уже відомо, він визначався в 30 діб. Пізніше було встановлено, що у місячному місяці 29, 5 доби. В даний час середня тривалість синодического місяці приймається рівною 29, 530588 середніх сонячних діб, або 29 діб 12 годин 44 хвилини 2, 8 секунди середнього сонячного времени. Тропический год. Исключительно важливе значення мало поступове уточнення тривалості сонячного року. У перших календарних системах рік містив 360 діб. Стародавні єгиптяни і китайці близько п'яти тисяч років тому визначили довжину сонячного року в 365 діб, а за кілька століть до нашої ери в Єгипті, так і в Китаї тривалість року була встановлена в 365, 25 суток. В основу сучасного календаря покладено тропічний рік - проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра Сонця через точку весняного рівнодення. Визначенням точного значення величини тропічного року займалися такі видатні вчені, як П. Лаплас (1749 -1827) в 1802 р. , Ф. Бессель (1784 -1846) в 1828 р. , П. Ганзен (1795 -1874) в 1853 р. , У. Леверье (1811 -1877) у 1858 р. , і деякі інші. Для визначення тривалості тропічного року С. Ньюком запропонував загальну формулу: Т == 365, 24219879 - 0, 0000000614 (t - 1900), де t - порядкове число року. У жовтні 1960 р. в Парижі відбулася XI Генеральна конференція з мір і ваг, на якій була прийнята єдина міжнародна система одиниць (СІ) і затверджено нове визначення секунди як основної одиниці часу, рекомендоване IX конгресом Міжнародного астрономічного союзу (Дублін, 1955 р. ). У відповідності з прийнятим рішенням ефемеридні секунда визначається як 1/31556925, 9747 частини тропічного року для початку 1900 р. Звідси легко визначити величину тропічного року: Т ==- 365 днів 5 годин. 48 хв. 45, 9747 сек. або Т = 365, 242199 доби. Для календарних цілей така висока точність не потрібна. Тому, округляючи до п'ятого десяткового знака, отримаємо Т == 365, 24220 доби. Таке округлення величини тропічного року дає помилку в одну добу за 100 000 років. Тому прийнята нами величина цілком може бути покладена в основу всіх календарних розрахунків. Отже, ні синодичний місяць, ні тропічний рік не містять цілого числа середніх сонячних діб і, отже, всі ці три величини непорівнянні. Це означає, що неможливо досить просто висловити одну з цих величин через іншу, тобто можна підібрати деяке ціле число сонячних років, в яких містилося б ціле число місячних місяців і ціле число середніх сонячних діб. Саме цим пояснюється вся складність календарної проблеми і вся та плутанина, яка протягом багатьох тисячоліть панувала в питанні числення великих проміжків часу.
Три роди календарів Прагнення хоча б до деякої міри узгодити між собою добу, місяць і рік призвело до того, що в різні епохи були створені три роду календарів: сонячні, засновані на русі Сонця, в яких прагнули узгодити між собою доби і рік; місячні (засновані па русі Місяця) метою яких було узгодження доби і місячного місяця; нарешті, місячно-сонячні, в яких були зроблені спроби узгодити між собою всі три одиниці часу. В даний час майже всі країни світу користуються сонячним календарем. Місячний календар відігравав велику роль у стародавніх релігіях. Він зберігся і до теперішнього часу в деяких східних країнах, що сповідують мусульманську релігію. У ньому місяці мають по 29 і 30 днів, причому кількість днів змінюється з таким розрахунком, щоб перше число кожного наступного місяця збігалося з появи на небі «нового місяця» . Роки місячного календаря містять поперемінно 354 і 355 днів. Таким чином, місячний рік на 10 -12 днів коротше сонячного року. Місячносонячний календар застосовується в єврейській релігії для розрахунку релігійних свят, а також в державі Ізраїль. Він відрізняється особливою складністю. Рік у ньому містить 12 місячних місяців, що складаються із 29, то з 30 днів, але для обліку руху Сонця періодично вводяться «високосні роки» , містять додатковий, тринадцятий місяць. Прості, тобто дванадцятимісячний роки, складаються із 353, 354 або 355 днів, а високосні, тобто тринадцатимесячные, мають за 383, 384 чи 385 днів. Цим досягається те, що перше число кожного місяця майже точно співпадає з молодиком.
Небесні координати Система небесних координат використовується в астрономії для опису положення світил на небі або точок на уявній небесній сфері. Координати світил або точок задаються двома кутовими величинами (або дугами), однозначно визначають положення об'єктів на небесній сфері. Таким чином, система небесних координат є сферичної системи координат, в якій третя координата - відстань - часто невідома і не грає ролі. Системи небесних координат відрізняються один від одного вибором основної площини і початком відліку. Залежно від поставленого завдання, може бути більш зручним використовувати ту або іншу систему. Найбільш часто використовуються горизонтальна і екваторіальні системи координат. Рідше - эклиптическая, галактична та інші.
Історія та застосування небесних координат Небесні координати вживалися вже в глибокій старовині. Опис деяких систем міститься в працях давньогрецького геометра Евкліда (близько 300 до н. е. . ). Опублікований в «Альмагесте» Птолемея зоряний каталог Гіппарха містить положення 1022 зірок в екліптичній системі небесних координат. Спостереження змін небесних координат привели до найбільших відкриттів в астрономії, які мають величезне значення для пізнання Всесвіту. До них відносяться явища прецесії, нутации, аберації, паралакса, власних рухів зірок та інші. Небесні координати дозволяють вирішувати задачу вимірювання часу, визначати географічні координати різних місць земної поверхні. Широке застосування знаходять небесні координати при складанні різних зоряних каталогів, при вивченні справжніх рухів небесних тіл - як природних, так і штучних - в небесній механіці і астродинамике і при вивченні просторового розподілу зірок в проблемах зоряної астрономії.
Скачать презентацию Небесні світила й небесна сфера Сузір я Зоряне небо
Астрономия.pptx