что необходимо проделать чтобы обнаружить перемещение звезды
Как измеряют расстояния до звезд?
Каким способом можно измерить расстояние до звезд?
Метод горизонтального параллакса
Земной шар, держась на расстоянии 149,6 миллионов километров от Солнца, за год “наматывает” по орбите весьма не малое расстояние.
Однако по-настоящему гигантские расстояния начинаются за пределами солнечной системы. Только в начале 20-го века ученым удалось произвести достаточно точные измерения и впервые установить расстояние до некоторых звезд.
Способ определения расстояния до звезд состоит в точном определении направления на них (то-есть в определении их положения на небесной сфере) с двух концов диаметра земной орбиты и называется “Метод горизонтального параллакса”. Для этого надо лишь определить направление на звезду в моменты отделенные друг от друга полугодом, так как Земля за это время сама переносит с собой наблюдателя с одной стороны своей орбиты на другую.
Определение расстояния до звезды методом горизонтального параллакса
Смещение звезды (конечно, кажущееся), вызванное изменением положения наблюдателя в пространстве, чрезвычайно мало, едва уловимо. Но, оно было измерено с точностью до 0″,01. Много это или мало? Судите сами – это все равно, что рассмотреть из Рязани ребро монетки брошенной прохожим в Москве на Красной Площади.
Понятно, что при таких расстояниях и дистанциях привычные нам метры и километры уже никуда не годятся. По-настоящему большие, то есть космические расстояния, удобнее выражать не в километрах, а в световых годах, то есть в тех расстояниях, которые свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/сек, пробегает за год.
С помощью описанного способа можно определять расстояния до звезд, отстоящих гораздо дальше чем на триста световых лет. Свет звезд некоторых далеких звездных систем доходит до нас за сотни миллионов световых лет.
Это вовсе не значит, как часто думают, что мы наблюдаем звезды, может быть уже не существующие сейчас в действительности. Не стоит говорить, что «мы видим на небе то, чего в действительности уже нет». В самом деле, подавляющее большинство звезд изменяется так медленно, что миллионы лет назад они были такими же, как сейчас, и даже видимые места их на небе меняются крайне медленно, хотя в пространстве звезды движутся быстро. Таким образом, звезды, какими мы их видим, в общем-то являются такими же и в настоящее время.
Недаром, в отличие от планет, чье имя на языке древних греков означало “странники“, звезды во все времена представлялись людям как явления практически неподвижные.
Вас может заинтересовать
Скорость перемещения звезд для наблюдателя с Земли
Конечно же, ничего действительно неподвижного в мире быть не может, и звезды также не стоят на одном месте. Но, чтобы заметить перемещение звезд на небе относительно друг друга, надо сравнивать точные определения их положения на небе, сделанные с промежутком времени в десятки земных лет. Невооруженным глазом они не заметны, и за историю человечества ни одно созвездие не изменило заметно своих очертаний.
Для большинства звезд никакого перемещения заметить не удастся, потому что они слишком далеки от нас. Всадник, скачущий галопом на горизонте, как нам кажется, почти стоит на месте, а вот черепаха, ползущая у наших ног, перемещается (с нашей точки зрения) довольно заметно. Так и в случае звезд — мы легче замечаем движения ближайших к нам космических объектов.
«Летящая звезда Барнарда» – одна из самых «быстрых» звезд наблюдаемых с Земли
Летящая звезда Барнарда — так назвали одну слабенькую звездочку в созвездии Змееносца, открытую в начале 20-го века американским астрономом Эдвардом Барнардом, за ее наиболее заметное среди звезд движение по небу. Так вот, даже эта “реактивная звезда”, я повторюсь – самая быстродвижущаяся на небесной сфере, “несется” по небосклону со скоростью черепашьего шага.
За год звезда Барнарда «пролетает» по небу дугу в 10″, то есть, чтобы переместиться хотя бы на видимую величину поперечника Луны (0,5°), ей потребуется более сотни лет! Однако по сравнению с другими звездами это действительно «летящая звезда».
А случись нам, к примеру, наблюдать ту же Большую Медведицу 50000 лет тому назад, мы её её не узнали. Это созвездие в те времена было больше похоже на ту фигуру, какую ныне представляет созвездие Лебедя. Пройдет еще 50000 лет, и звезды Медведицы, продолжая свое движение, снова разойдутся, а наши отдаленные потомки, вместо знакомой нам фигуры ковша из семи звезд, увидят какой-то зигзаг, похожий на созвездие Дракона. Впрочем, где были люди 50000 лет тому назад, и что с ними будет через следующие 50000 лет?
Внешний вид созвездия Большая Медведица в прошлом, в настоящее время, и в будущем
Так что не спешите паниковать. На нашем веку, и ещё многие поколения вперед, Большая Медведица будет выглядеть точно также, какой видели её ещё древние греки. Для интереса, вы можете взять дробь 1/50000, и, тогда, получите приблизительное значение того, на сколько изменяется фигура Большой Медведицы за один земной год.
Как ни ничтожны угловые перемещения звезд на небе, называемые собственными движениями, они соответствуют огромной скорости в пространстве, если вспомнить огромность расстояния, с которого мы их видим.
У нас есть еще другая возможность изучать движения звезд — по принципу Допплера: измеряя смещение линий в спектрах звезд. Скорости звезд составляют обычно десятки километров в секунду. Наибольшую из них (583 км/сек) имеет одна сравнительно слабая звезда в созвездии Голубя.
Наблюдение переменных звёзд — способы и методики
Переменные звёзды – звёзды, меняющие свою яркость случайным образом или по некоторому закону. Первые называются неправильными или полуправильными, а вторые – периодическими. Каждый из этих типов подразделяется на различные классы. Подробнее об этом можете почитать в статье «Переменные звёзды — что это и какие они бывают» и классификации касаться не будем. Здесь же рассмотрим методику их визуального наблюдения.
Заметим, что сейчас известно более 30000 переменных звезд разной яркости, из них несколько десятков можно наблюдать невооруженным глазом, а сотни – в бинокль. Астрономы физически не могут охватить такое количество объектов постоянными наблюдениями, поэтому помощь любителей здесь как нельзя кстати. Иногда им удаётся заметить интересные явления, и даже открыть новую переменную.
Способы наблюдений переменных звёзд
Главное, что требуется при изучении переменных звёзд – определять их яркость и отмечать точное время наблюдений. Делать это можно разными способами:
В первом случае делаются фотографии участка неба и уже на снимке определяется яркость переменной. Способ хорош своей точностью и возможностью в любой момент перепроверить результаты. Но есть недостаток – нужно оборудование, которое есть далеко не у каждого любителя, особенно начинающего. Да и опыт в астросъёмке требуется.
Визуальный способ самый доступный. Оценка блеска переменной происходит непосредственно при наблюдении, никаких инструментов не требуется, если звезду можно увидеть невооруженным глазом. Если она слабая, нужен бинокль или телескоп. Точность оценки блеска при наборе опыта возрастает и становится довольно высокой.
Не будем рассматривать фотографический способ, как более технологичный, а разберёмся подробнее с визуальным – воспользоваться им вы можете уже ближайшей ясной ночью.
Затменные переменные — очень интересные объекты для наблюдений, несложные для новичка.
Подготовка к визуальным наблюдениям переменных звёзд
Прежде, чем приступать к наблюдениям переменных звёзд, нужно проделать определённую подготовительную работу. Рассмотрим её по этапам:
Вот и всё, что понадобится. Хотя нужен еще блокнот или тетрадь, куда будут записываться результаты наблюдений, и часы, так как нужно отмечать точное время.
Выбор звёзд сравнения для цефеиды Дельта Цефея.
Выбрать звёзды сравнения можно, воспользовавшись атласом или любой программой-планетарием, например, Stellarium. Атлас не покажет точный блеск звёзд, поэтому он полезен только для ориентирования. Можно поискать в Интернете список звёзд сравнения для самых известных переменных звёзд, а для многих слабых найдётся и подробная карта окрестностей.
Оценка блеска переменной звезды
Главное, что нужно делать исследователю переменных звёзд – оценивать их яркость и записывать время наблюдений. Потом на основе этой оценки вычисляется действительный блеск звезды в звёздных величинах и строится график блеска. Чем больше наблюдений сделано, тем больше будет точек для построения графика и тем точнее он получится.
Оценивать блеск звезды на глаз, без всяких инструментов, поначалу будет сложно. Ведь уловить разницу в яркости для пары звёзд без практики не так просто. Но со временем это начнёт получаться. Точность оценки при достаточно большом опыте может достигать 0.04m.
Всем любителям астрономии, интересующимся переменными звёздами, рекомендуется освоить визуальный метод наблюдений, даже если планируется использовать фотометр и прочую аппаратуру. Ведь чтобы учиться нырять, нужно сначала научиться плавать.
Методов визуальной оценки блеска переменных звёзд разработано несколько. Каждый имеет свои достоинства и недостатки, поэтому рассмотрим все, по мере сложности.
Метод Пикеринга
Это довольно простой и понятный способ оценки блеска звезды, разработанный американским астрономом Эдуардом Пикерингом в XIX веке. Заключается он в следующем:
Этот метод называется интерполяционным, и он прост в освоении и применении, поэтому рекомендуется новичкам для начальной тренировки.
Вычисление блеска переменной по таким оценкам проводится элементарно, так как блеск звёзд сравнения известен. Разницу в блеске звезд сравнения надо поделить на 10 и соответственно каждой оценке находится блеск переменной.
Например, для простоты возьмём звёзды сравнения с блеском a=5.0m и b=6.0m. Разница будет 1.0m, а одна десятая часть составит 1.0/10=0.1m. Тогда при оценке a5V5b получаем яркость переменной 5.5m (5+ 5*0.1), а при оценке a2V8b получаем 5.2m (то есть 5 + 2 части по 0,1m). Это простейшая арифметическое действие.
График изменения блеска затменной переменной Алголь. Построен на основе множества наблюдений.
Метод Аргеландера
Этот способ оценки блеска самый старый. Его предложил немецкий астроном Фридрих Аргеландер в конце XVIII века. То есть он появился еще раньше метода Пикеринга, но тоже вполне хорош, и многие им пользуются. Точность оценки вполне приемлемая, хотя поначалу этот метод кажется очень приближённым. Но это обманчивое мнение, при должном опыте он даёт вполне приличные результаты и освоить его тоже желательно. Погрешность оценки у новичка может составить 0.2m, с набором опыта она уменьшается.
Суть в том, что переменная (обозначим её как V) сравнивается с другой звездой, близкого к ней блеска (обозначим как a). Если они выглядят одинаковыми, пишем a=V. Если блеск совсем немного отличается, едва уловимо, пишем a1V. Если разница уже явно заметна, пишем a2V, и так далее.
В методе Аргеландера нет конкретной линейки в 10 степеней, как в методе Пикеринга. Здесь переменную нужно сравнивать с одной звездой, и степень отличий задаётся самостоятельно. Конечно, сравнения вс одной звездой недостаточно для получения достоверного результата, поэтому также надо сравнить еще с одной звездой, или даже с несколькими. Причём звезды сравнения должны быть и ярче и слабее переменной.
Хотя метод Аргеландера кажется очень приблизительным, не стоит недооценивать свои глаза. Они – довольно точный инструмент, и с набором опыта погрешность может составить всего 0.06m. Освоить этот метод полезно, но на практике удобнее оказывается следующий, который одновременно и степенной, и интерполяционный.
Метод Нейланда-Блажко
Этот метод оценки блеска переменных звезд был разработан уже в XX веке советским астрономом С.Н. Блажко и голландским астрономом А.А. Нейландом. Здесь используется две звезды сравнения – одна ярче переменной, а другая слабее.
В отличие от метода Пикеринга, где интервал блеска между звёздами сравнения делится строго на 10 частей, здесь можно использовать любое их количество, какое удобнее в данный момент на усмотрение наблюдателя. В остальном оценка делается также.
Так, если записать a2V3b, то видно, что здесь используется 5 степеней, и блеск переменной ближе к звезде a, а от звезды b отличается сильнее.
Расчет блеска переменной здесь производится также, как и в методе Пикеринга, только количество степеней здесь может быть разным, а не равно 10.
Этот метод более гибок и даёт наблюдателю больше свободы. Поэтому он и удобнее, и точнее, да и освоить его несложно.
Ведение дневника наблюдений переменных звёзд
Наблюдения переменных звёзд ведутся длительный период, чтобы накопить данные и затем построить как можно больше точек на графике изменения блеска. Поэтому нужно завести специальную тетрадь и записывать туда каждую оценку и время наблюдений с точностью до минут.
Удобно сделать таблицу, где указывается дата и время наблюдений, оценка, и еще нужно оставить место для дополнительных колонок, куда будет вписана вычисленная звёздная величина, а для периодических звёзд – текущий период.
Можно вести такую таблицу и на компьютере. Специальных программ, которые могли бы взять на себя функцию таблицы, вычисления данных и построения графика, найти не удалось. Если у вас есть ссылка на подобную программу, просим поделиться в комментариях. Возможно, это можно сделать в Excel или в Access.
Обработку данных и построение графика изменения блеска переменных звёзд рассмотрим с следующей статье.
Что необходимо проделать чтобы обнаружить перемещение звезды
Движение неподвижных звезд
В отличие от блуждающих светил — планет, звезды созвездий некогда назвали неподвижными. Между тем неподвижного в мире ничего быть не может. Чтобы заметить перемещение звезд на небе относительно друг друга, надо сравнивать точные определения их положения на небе, сделанные с промежутком времени в десятки лет. Невооруженным глазом они не заметны, и за историю человечества ни одно созвездие не изменило заметно своих очертаний.
Для большинства звезд никакого перемещения заметить не удается, потому что они слишком далеки от нас. Всадник, скачущий карьером на горизонте, как нам кажется, почти стоит на месте, а черепаха, ползущая у наших ног, перемещается довольно заметно. Так и в случае звезд — мы легче замечаем движения ближайших к нам звезд.
Вследствие обращения Земли вокруг Солнца наблюдателю с нее кажется, что в течение года звезды описывают на небе замкнутые кривые линии аб тем меньших размеров, чем звезда дальше от Земли.
Летящая звезда Барнарда — так назвали одну слабенькую звездочку, изученную Барнардом, за ее наиболее заметное среди звезд движение по небу — движется, если хотите, даже не черепашьим шагом, а еще медленнее. За год она «пролетает» по небу дугу в 10», т. е. чтобы переместиться на видимую величину поперечника Луны (0,5°), ей потребуется более сотни лет. Если ее сфотографировать большим московским астрографом, дающим крупный масштаб, то изменение за год ее положения среди звезд на фотографии составит меньше одного миллиметра. Однако по сравнению с другими звездами это действительно «летящая звезда».
Как ни ничтожны угловые перемещения звезд на небе, называемые собственными движениями, они соответствуют огромной скорости в пространстве, если вспомнить огромность расстояния, с которого мы их видим.
У нас есть еще другая возможность изучать движения звезд — по принципу Допплера: измеряя смещение линий в их спектрах. Скорости звезд, подробно изученные советским астрономом П. П. Паренаго, составляют обычно десятки километров в секунду. Наибольшую из них (583 км/сек) имеет одна слабая звезда в созвездии Голубя.
ВРАЩЕНИЕ НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ
Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Перемещаются ли звезды? Одни и те же звезды видны всю ночь на небе или нет? Это можно узнать. Нужно выбрать для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно, заметить, над какими местами горизонта (домами или деревьями) Солнце видно утром, днем и вечером. После захода Солнца заметить какую-либо яркую звезду, отметить время по часам. Если прийти и посмотреть на то же место на небе через 1—2 часа, то можно заметить, что выбранная звезда переместилась слева направо. Переместились и другие звезды. Звезды в стороне утреннего Солнца поднимаются выше, а в стороне вечернего Солнца опускаются ниже.
Все звезды движутся по небосклону одновременно. В этом легко убедиться.
Ту сторону, где Солнце видно в полдень, называют южной, противоположную — северной. Можно заметить, что звезды, близкие к горизонту, передвигаются быстрее, чем выше от горизонта звезды, тем их передвижение становится все менее заметным. И, наконец, можно найти на небе звезду, передвижения которой в течение всей ночи почти незаметно. Все небо вращается как одно целое, поворачиваясь вокруг одной звезды.
Эту звезду.называют Полярной. По отношению друг к другу звезды не движутся, т.е. их взаимное расположение не меняется.
Для астрономических наблюдений за движением светил можно использовать ясные осенние вечера.
Кроме того, можно попросить помощи у старших: обыкновенным фотоаппаратом сфотографировать звездное небо. В безлунную тихую ночь, когда совсем стемнеет, установить фотоаппарат, закрепив его на какой-нибудь опоре или подставке (штативе), направить на Полярную звезду, установить кассету, открыть объектив на один час. (Фотоаппарат должен быть строго неподвижен.) Проявив пленку, вы получите негатив с целым рядом коротких темных черточек, каждая из которых будет следом изображения звезды, перемещавшейся на небесной сфере. В центре всех дуг — следов движений звезд — и находится точка, вокруг которой, как нам кажется, вращается небо. Она называется полюсом мира, а Полярная звезда почти совпадает с ней.
Чем длиннее черточки на пленке, тем большее перемещение совершают звезды! Самый короткий след на снимке принадлежит Полярной звезде.
Видимое движение звезд на небе
Как вы думаете, почему происходит движение звезд по небу? Давайте вместе разбираться.
В результате вращения Земли вокруг своей оси возникает видимое суточное движение звезд по небесной сфере. Причем наша планета кружится с запада на восток, поэтому окружающие её объекты космоса имеют такое же направление.
Между прочим, если смотреть на небо всю ночь, то можно заметить плавное движение звезд и всей небесной сферы в пространстве. Такое перемещение по оси относительно места наблюдения называется суточным движением.
Суточное вращение звёзд
Как скорость влияет на движение звезд по небу
На самом деле, движение звезд практически незаметно. Поскольку их скорость передвижения намного меньше расстояния, которое лежит между Землей и ими. Собственно говоря, чем больше скорость, тем больше видимое движение звезд.
Какая звезда обладает наивысшей скоростью собственного движения
Если, конечно, не считать Солнце, по этому показателю выделяется звезда Барнарда. По оценке учёных, светило меняет свои угловые координаты на небе на 10 секунд в год. И это, несмотря на то, что это довольно тусклый карлик, расположенный на расстоянии 6 световых лет от нашей главной звезды.
Правда, другие звёздные объекты не могут похвастаться таким высоким собственным движением. Вероятно, от этого и зависит обманчивое впечатление их неподвижности.
Видимое движение звезд на различных географических широтах
Прежде всего, важно понимать, что с разных точек наблюдения мы всё видим по-разному. Конечно, такой эффект получается из-за совокупности факторов. Например, играет роль расположение объекта, угол обзора и т.д.
Как известно, по светилам люди научились ориентироваться. Одним из простых способов определить географическую широту является измерение высоты полюса мира над линией горизонта. Поскольку угловая высота мирового полюса равна географической широте местности.
Высота полюса мира
Стоит отметить, что на разной географической широте, с которой проводят наблюдение, изменяется ось вращения сферы неба по отношению к линии горизонта.
Отсюда следует, что видимое движение звезд на различных географических широтах также разное.
К примеру, если наблюдения проводят на полюсе Земли, то светила являются незаходящими и невосходящими. Потому как их круговое движение всегда параллельно горизонту. Иначе говоря, они не поднимаются и не опускаются от границы неба и земной поверхности. То есть их высота над Землёй постоянная.
А вот со средних широт можно увидеть восходящие, заходящие и околополярные звёзды. Если они находятся от северного полюса мира, то в определённое время поднимаются на горизонтом. И наоборот, если они располагаются южнее, то никогда не взойдут выше горизонтной линии.
Движение звезд по небу, действительно, не слишком заметно. Когда мы смотрим на ночное небо, нам кажется, что звезда неподвижна. Но, например, тысячу лет назад созвездия имели другие границы нежели сейчас.
Поскольку у каждого светила своя собственная скорость и темп, положение в пространстве, а также разные расстояния до них, то их видимое перемещение для нас совсем незначительно. Лишь с течением времени, а это могут быть тысячи и тысячи лет, нам становятся заметными какие-либо изменения.
Итак, объясняет движение звезд небу вращение нашей родной планеты вокруг своей оси. Помимо этого, не стоит забывать о том, что она кружится вокруг Солнца. Кстати, часто именно из-за Солнца мы не можем увидеть многие звёзды. Оно просто перекрывает наш обзор.
— Хотел бы я знать, зачем звезды светятся… Наверно, затем, чтобы рано или поздно каждый мог вновь отыскать свою.
Антуан де Сент-Экзюпери. Маленький принц.