Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса - Уильям Уоллер

угловой радиус которой равен 23,5°. Сейчас этот полюс находится в созвездии Малой Медведицы, и его можно найти по Полярной звезде, а 5000 лет назад он был в созвездии Дракона, и северный полюс земной оси указывал на Тубан. Возможно, эта предыдущая «полярная звезда» служила ориентиром творцам древних пирамид — и поможет объяснить, как им удалось выровнять эти памятники точно на истинный север.

Но это еще не все. Прецессионное движение земной оси сместило даже времена года. Представим, что сейчас 21 декабря и Земля находится в той части своей орбиты, когда Солнце пребывает в южном созвездии Стрельца, а северный полюс земной оси максимально отклонен от Солнца (рис. 2.5). Мы отмечаем это время как зимнее солнцестояние в Северном полушарии и летнее солнцестояние в Южном. А если мы теперь перенесемся на 13 000 лет вперед и вообразим Землю в той же части ее орбиты, то увидим, что земная ось на целых 57° отклонилась от направления, в котором она указывает в наши дни. Северный полюс мира в это время окажется в Веге, и поэтому 21 декабря северный полюс земной оси будет направлен к Солнцу, Стрелец расположится на северном небосклоне, а зимнее солнцестояние в Северном полушарии станет летним (в Южном все будет наоборот).

Рис. 2.4. Спроецированная на небесную сферу окружность, которую «чертит» земная ось. Сейчас северный полюс оси указывает на Полярную звезду в созвездии Малой Медведицы. Но 5000 лет назад он был направлен на Тубан, α Дракона, а через 13 000 лет нацелится на Вегу, α Лиры. (На основе материалов Roen Kelly, Astronomy Magazine.)

Рис. 2.5. Прецессия земной оси медленно меняет отношения Земли и Солнца. В первом случае Земля находится в той части своей орбиты, которая соответствует зимнему (декабрьскому) солнцестоянию, когда Солнце пребывает в Стрельце. Северное полушарие «отвернуто» от Солнца, и солнечный свет падает на него под малыми углами — а жители севера чувствуют, что пришла зима. По прошествии 13 000 лет земная ось пройдет половину прецессионного цикла, так что Северное полушарие будет обращено к Солнцу, и соответствующие времена года в Северном и Южном полушариях поменяются местами: в декабре на север придет лето, на юг — зима.

Даже когда временные масштабы намного короче, астрономам приходится учитывать прецессионное движение земной оси каждый раз, когда они вычисляют положение объектов в экваториальных координатах. Обычно при этом ссылаются на табличные каталоги, в которых координаты объектов приводятся по отношению к определенной эпохе. Эти каталоги меняются каждые 50 лет. Годы позволяют мне ссылаться и на старые каталоги из эпохи B1950.0, и на более современные, из эпохи J2000.0. Чтобы определить фактическое положение любого небесного тела, необходимо «прецессировать» координаты, указанные в каталоге, на текущую эпоху. Как правило, в наши дни это делают с помощью программного обеспечения телескопа или онлайн- калькуляторов.

Ежемесячное перемещение ночного неба

По мере того как дни превращаются в месяцы, можно заметить, что некоторые вечерние звезды заходят на западе еще до темноты, а перед рассветом на востоке восходят те, что раньше были невидимы, и кажется, будто вся ночная панорама небесной сферы медленно вращается вокруг нас с востока на запад. С тех пор это интуитивное представление сменилось современным, в котором небесная сфера остается неподвижной, а Земля совершает свой путь вокруг Солнца, поэтому теперь перемещение ночного неба с востока на запад понимают как отражение ежегодного орбитального движения Земли. Если смотреть с нашей планеты, то создается впечатление, что Солнце заграждает одни области неба и уступает дорогу другим (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Пока Земля обращается вокруг Солнца, «звездный купол», видимый ночью, медленно перемещается на запад. Рассмотрим ситуацию, когда Солнце пребывает в Рыбах, а «звездный купол» в полночь симметричен относительно Девы. По прошествии трех месяцев Солнце окажется в Близнецах/Тельце, а полуночный «звездный купол» сместится на запад и будет симметричен относительно Стрельца. Из-за орбитального движения Земли на востоке теперь видны новые звезды, а другие исчезают из вида на западе.

Скорость смещения можно рассчитать на основе времени, необходимого Земле для завершения полного оборота по орбите. Поскольку наша планета описывает круг в 360° примерно за 365 дней, оно составляет приблизительно 1° в день. Мы столь неотделимы от Солнца, что воспринимаем это смещение как ежедневную смену связанного с Солнцем времени восхода и захода звезд. Этот временной сдвиг можно высчитать, умножив ежедневное изменение угла, выраженное дробью, на полные 24 часа: (1°/360°) ∙ 24 часа = = 1/15 часа, или 4 минуты в день. Он объясняет и то, почему время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси относительно удаленных звезд, составляет 23 часа 56 минут, а период ее вращения относительно Солнца (т. е. солнечные сутки) на 4 минуты больше и ближе к привычной нам продолжительности в 24 часа.

«Странствующие» планеты

В отличие от звезд, видимое движение которых по ночному небу совершается сложным, но понятным способом, с планетами все сложнее. Вместо того чтобы медленно смещаться на запад вместе со звездами, они, как кажется, перемещаются из одного зодиакального созвездия в другое в течение недель (Меркурий), месяцев (Венера и Марс), лет (Юпитер и Сатурн) и десятилетий (Уран и Нептун). Эти «странствия» объясняются просто: планеты обращаются вокруг Солнца почти в одной и той же плоскости, но с очень разными скоростями.

Меркурий и Венера гораздо ближе к Солнцу, чем Земля, и их орбитальные периоды значительно короче земного. Поэтому мы обычно видим их на западе вскоре после захода Солнца или на востоке незадолго до восхода, из-за чего рождаются ошибочные наименования «вечерняя звезда» и «утренняя звезда». Меркурий никогда не «отходит» от Солнца более чем на 28°, так что его обычно можно заметить в отблесках рассвета или заката. Он появляется то на утреннем, то на вечернем небе, меняя положение каждые четыре месяца. Я видел Меркурий раз десять, не больше, и самый запоминающийся случай произошел в моей юности, когда я работал охранником и сторожил парковку чайной фабрики «Липтон». Перед самым восходом, когда прибыли рабочие утренней смены, длинноволосый охранник, встретивший их, указывал на восточный горизонт и восклицал: «Смотрите, смотрите, Меркурий!» К сожалению, вряд ли мои призывы внушили им уверенность в своей безопасности.

Венера почти вдвое дальше от Солнца, чем Меркурий, и если наблюдать за ней с Земли, то мы увидим, что от предрассветного восточного горизонта — или от западного