Практична робота №1 на тему: "Астрономічні каталоги та рухомі карти зоряного неба

Практична робота №1

 Робота з астрономічними 

каталогами та картами

Мета роботи: отримати навички роботи з астрономічними календарями, каталогами та картами, знаходити на картах найбільш відомі сузір’я та деякі яскраві зорі, а також знаходити основні характеристики космічних об’єктів за допомогою календарів та каталогів.

Обладнання: астрономічний календар на 2009 р.; каталоги: Бонское обозрение, Гіппаркос, Месьє, NGC; атлас зоряного неба А. А. Михайлова; карти зоряного неба: у формі прямокутника, у формі півкуль та рухома.

Теоретичні відомості

Небесна сфера – сфера довільного радіусу з центром в точці спостереження, на яку спроектовані усі видимі космічні об’єкти (світила): Сонце та інші зорі, планети Сонячної системи та ін. Найбільш яскраві зорі поєднані в певні групи, які раніше називали сузір’ями. Кожне сузір’я уподібнювалось до певної живої істоти чи певного об’єкту і мало свою назву. У 1922 р. на з’їзді Міжнародної астрономічної спілки було визначено сузір’я як ділянку небесної сфери певної величини з усіма видимими на ній світилами. Також було визначено межі сузір’їв та зменшено їх кількість до 88. Позначають сузір’я трьома латинськими літерами, які є абревіатурою від латинської назви цих сузір’їв (наприклад, Оріон – Ori, Велика Ведмедиця – UMa і т. д). Зорі в межах сузір’я позначають буквами грецького алфавіту або цифрами, причому найяскравіша зоря сузір’я позначається літерою , менш яскрава – і т. д, а цифрами позначають переважно слабкі зорі (наприклад, найяскравіша зоря Малої Ведмедиці – ). Деякі найбільш яскраві зорі мають свої власні назви (наприклад, – Полярна, – Дубхе і т. д).

Інформації про космічні об’єкти міститься у астрономічних календарях та довідниках, різноманітних каталогах (зір, галактик, туманностей тощо) та картах зоряного неба.

Астрономічні календарі містять відомості про космічні об’єкти, необхідні для спостережень та вирішення багатьох астрономічних задач. За часів СРСР випускали «Астрономический календарь (постоянная часть) ВАГО», «Астрономический календарь-ежегодник (переменная часть)» та ін. В Україні Головною астрономічною обсерваторією щорічно випускається «Астрономічний календар», в якому можна знайти відомості, що не змінюються та ті, що стосуються поточного року. Він містить інформацію про астрономічні явища, які можна спостерігати на протягом року, основні дані про Сонячну систему, ефемериди (числові дані про астрономічні явища) Сонця, Місяця, планет та малих тіл Сонячної системи, відомості про затемнення, метеорні потоки, різноманітні статті та багато іншого.

Конкретні відомості про положення об’єктів на небесній сфері, їх фізичні характеристики наведено у спеціальних астрономічних каталогах. Один з перших каталогів зоряного неба, що містив грубі значення екліптичних координат більше ніж 850 зірок, був складений Гіпархом ще в II ст. до н.е.

У 1852 р. вчені Бонської обсерваторії в Германії зробили роботу із створення великого каталогу зірок Бонський огляд (скорочено BD, Bonner Durchmusterung), який був виданий протягом 1859-1886 рр. у вигляді карт і таблиць екваторіальних координат з точністю 0,1'. В цілому ці огляди містять дані приблизно для мільйона зірок.

Принципово нові можливості представляють спеціалізовані астрометричні космічні апарати, що дозволяють на порядок підвищити точність визначення координат. Перший космічний апарат такого роду «Гіппаркос» функціонував з кінця 1989 до початку 1993 р. Він дав змогу отримати з точністю до 0,001” координати, власні рухи і тригонометричні паралакси 118218 об’єктів (каталог Гіппаркос); крім того, ті ж дані отримані більш ніж для мільйона об'єктів з точністю від 0,007 до 0,025” (каталог Тіхо).

Окрім зоряних каталогів, є каталоги інших небесних об'єктів, початок яким поклав відомий «Каталог туманностей і зоряних скупчень», виданий французьким астрономом Ш. Месьє в 1781 р. Каталог включав 103 об’єкти, з яких 68 були відкриті самим автором. Позначення цього каталога часто використовуються і в даний час. Наприклад, відома туманність Андромеди входить в нього під номером 31 і позначається М31 (Месьє 31). Також добре відомий «Новий загальний каталог туманностей і зоряних скупчень» (скорочено NGC), складений Й. Дрейером і виданий в 1888 р. Він містить дані про 7840 об’єктів, а два доповнення до нього (ІС і ІС II) – відомості про 5386 об'єктів. Їх позначення утворюються з короткої назви каталогу і номера, наприклад, туманність Андромеди – NGC 224.

Існують також каталоги подвійних зір, рентгенівських і радіоджерел, квазарів, галактик і безлічі інших об’єктів. Зараз в Страсбурзі (Франція) є Міжнародний центр астрономічних даних. Його мета – збір, зберігання, систематизація і розповсюдження астрономічних каталогів і інших даних через Інтернет.

Для учбових і аматорських цілей можна рекомендувати «Атлас зоряного неба» А. А. Михайлова на епоху 1950 р. (Ленінград, 1973), заново виданий в Москві на епоху 2000 р. в 1991 і 1998 рр.

Навчальні карти зоряного неба призначені для полегшення пошуку на небесній сфері  зір, сузір’їв тощо. Такі карти виконані найчастіше у формі прямокутника або у формі півкуль, а також є рухомі карти зоряного неба.

У картах у формі прямокутника (рис. 1) по горизонталі відкладено пряме піднесення, а по вертикалі схилення. На картах, виконаних у формі півкуль (рис 2, 3), у центрі знаходиться полюс світу. Пряме піднесення позначено на обводі карти. Радіальні лінії, що сходяться у центрі – це проекції кіл схилень. Схилення позначено вздовж кіл схилень (тобто вздовж цих ліній). На картах зоряного неба окрім позначення зір можна знайти назви та межі сузір’їв, екліптику та ін.

Карти зоряного неба у формі прямокутника або півкуль дають змогу визначити лише відносне розташування зір та сузір’їв. Але вид зоряного неба змінюється протягом доби та протягом року. Визначити, які саме зорі та сузір’я будуть видимі у певний момент року та доби, дає змогу рухома карта зоряного неба (рис. 4, 5). Така карта складається з двох кругів.

Основний круг (рис. 4) схожий на карту зоряного неба у формі північної півкулі. На цьому крузі міститься сітка екваторіальних координат, позначення зір, сузір’їв, екліптики. У центрі круга розміщено північний полюс світу, а поряд з ним – Полярна зоря (). Кола схилень проведені через кожні і позначені  в годинах на одній з небесних паралелей. Небесний екватор і три небесні паралелі через кожні позначені на початковому колі схилень ( та ). На обводі карти проставлені календарні дати.

Накладний круг (рис. 5) дещо меншого діаметру і має внутрішній виріз овальної форми, який відповідає лінії видимого горизонту на широті місця спостереження (для Херсону ). Вздовж  краю накладного кругу нанесена часова шкала, по якій роблять відлік середнього сонячного часу. Уся шкала розподілена на 24 години. На контурі овального вирізу позначено точки математичного горизонту: схід, захід, північ, південь. Пряма, що проходить через точки півдня та півночі, вказує напрям на небесний меридіан, а точка перетину небесного меридіану з прямою, яка сполучає точки сходу та заходу, визначає положення північного полюсу світу на карті.

Основний та накладний круги концентричні і обертаються один відносно одного. Для визначення вигляду зоряного неба в конкретну календарну дату (наприклад, 1 вересня) та в даний час (наприклад, о 21:00) повертають накладний круг так, щоб позначки календарної дати та середнього часу (тобто позначки 1 вересня та 21:00) збіглися. Карту піднімають над головою накладним кругом донизу та визначають положення світил. Рухаючи накладний круг у бік зменшення дат можна спостерігати за рухом небесної сфери. При цьому світила, які знаходились на карті біля східного краю, будуть тими, що сходять, а ті, які знаходились на карті біля західного краю – тими, що заходять.

Світила, що в даний момент часу знаходяться на небесному меридіані між північним полюсом світу та точкою півдня будуть у верхній кульмінації, а ті, які знаходяться на небесному меридіані між північним полюсом світу і точкою півночі – у нижній кульмінації.

Якщо з’єднати полюс світу з конкретною датою прямою, то перетин цієї лінії з екліптикою вкаже на положення Сонця в цей час.

Порядок виконання роботи

1.     Ознайомитись з картами зоряного неба (рис. 1, 2, 3). Вивчити назви та позначення найбільш відомих сузір’їв та деяких яскравих зір з таблиці 1 та навчитися знаходити їх на картах у формі прямокутника та у формі півкуль.
2.     Ознайомитися з будовою рухомої карти зоряного неба (рис. 4, 5). Встановити карту на дату проведення заняття, визначити та виписати до таблиці 2 розташування сузір’їв на зоряному небі, окремо відмітивши сузір’я, що сходять та заходять в цей час.

Таблиця 1. Сузір’я та найбільш яскраві зорі (до )

Таблиця 2. Розташування сузір’їв на дату________________

3.     У дні 21 березня, 22 червня, 23 вересня, 22 грудня визначити та записати до таблиці 3 моменти сходу, заходу, верхньої кульмінації та нижньої кульмінації зір, вказаних в таблиці 4. Зробити висновок про зміну моментів сходу, заходу та кульмінацій протягом року, вказавши напрямок та величину цієї зміни.

Таблиця 3. Розташування зорі протягом року

4.     Ознайомитись з астрономічним календарем ГАО України на 2009 р.. Користуючись таблицями 30 – 37 календаря, визначити назву та видиму зоряну величину зір, положення яких визначається координатами, вказаними в таблиці 4.
5.     Користуючись таблицями 2, 3 календаря визначити час сходу та заходу Сонця у Херсоні на дату проведення заняття.
6.     Користуючись таблицями 6 – 8 календаря визначити положення та час сходу, кульмінації та заходу Місяця у Херсоні на дату проведення заняття. Порадьте час та дату для проведення спостереження за Місяцем групою учнів або студентів.
7.     Користуючись таблицями 18 – 20 календаря визначити умови видимості планет Сонячної системи у Херсоні на дату проведення заняття.
8.     Ознайомитися з різними каталогами та атласами та записати призначення кожного.

Таблиця 4. Індивідуальні завдання

Контрольні запитання

1.     Як позначають зорі у різних каталогах? Що означає запис ?
2.     Чим відрізняються каталоги М та NGC? Які об’єкти в них розміщено?
3.     Яке призначення рухомої карти зоряного неба? Атласів? Каталогів?
4.     Чому в каталогах та календарях вказують саме екваторіальні координати об’єктів?
5.     Як у календарі вказано місце розташування Місяця та планет Сонячної системи у моменти сходу, заходу та кульмінації на небесній сфері?
6.     Чому сузір’я Великої Ведмедиці видно протягом року, а Оріона – лише взимку?

Література

1.     Дагаев М. М. Лабораторный практикум по курсу общей астрономии. Учебное пособие для институтов. – М.: Высшая школа, 1972. – С. 9 – 23, 28 – 34.
2.     Климишин І. А. Астрономія: Практикум. – Львів: Світ, 1996. – С. 43 – 70.
3.     Миннарт М. Практическая астрономия/ Пер. с англ. Д. К. Каримовой,   Е. Д. Павловской. Под ред. П. Г. Куликовского. – М. Издательство Мир, 1971. – С. 25 – 31.
4.     Климишин І.А. Астрономія. – Львів: Світ, 1993. – С. 49 – 52, 62 – 63.
5.     Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. Учебное пособие/ Под ред. В.В. Иванова. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – С. 153 – 156.