Что такое карта неба кратко

Обновлено: 06.07.2024

ЗВЁЗДНЫЕ КА́РТЫ И А́ТЛАСЫ, карты звёздного неба в определённой картографической проекции; набор карт, покрывающих всё небо или его часть, называется звёздным атласом. З. к. и а. служат для отождествления звёзд на небе или на фотографии со звёздами, описанными в звёздных каталогах , для отыскания на небе планет, комет, переменных звёзд по их координатам, для определения приближённых координат небесных объектов и др. Чаще всего З. к. и а. основаны на экваториальной системе небесных координат . Обзорные звёздные карты обычно составляют отдельно для Сев. и Юж. полушарий неба в стереографич. проекции. Для изображения разл. участков неба применяют цилиндрич., азимутальные и конич. проекции (см. Картографические проекции ). Различают рисованные и фотографич. карты. На рисованных картах звёзды изображают кружками разл. диаметра в зависимости от их блеска и наносят на карту в соответствии с их координатами, указанными в звёздных каталогах (см. карту к ст. Звёздное небо ). Фотографич. карты являются комплектами фотографий звёздного неба. Такие карты представляют собой гномоническую проекцию неба; на них видны звёзды, галактики, туманности и др.

Первым шагом в открытии новой границы, будь то ранее неизвестный остров, оконечность тектонической плиты или новые астрономические объекты, является ее фиксация на бумаге, камне, дереве или ином носителе.

Самое раннее изображение созвездия создано в позднем палеолите — древние предки человека, эмигрировавшие из Азии в Европу, нанесли изображение Пояса Ориона на бивень мамонта более 32,5 тыс. лет назад.

Спустя тысячи лет первые астрономы попытались зафиксировать на бумаге положение звезд на ночном небе — так появились полные звездные карты. Первая из них датирована 650 годом нашей эры. Звездный атлас нарисован в китайском городе Дуньхуане неизвестным астрономом на листе бумаги, а затем был спрятан в нишу храма. Обнаружить атлас удалось лишь в 1907 году — оригинал хранится в Британской библиотеке до сих пор.

В течение десяти веков после создания атласа из Дуньхуаня принципиально новых карт звездного неба не появлялось — для астрономов того времени космос был ограничен только объектами, видимыми невооруженным глазом, самыми яркими звездами и планетами. Ситуация изменилась с появлением первых телескопов в XVII веке. Они продвинули средневековую астрономию далеко вперед несмотря на то, что могли обеспечить только трех- и четырехкратное увеличение наблюдаемых объектов.

В XVIII–XX веках астрономия быстро развивалась, а границы карты звездного неба существенно расширялись. В 1785 году музыкант Уильям Гершель с помощью самодельного телескопа определил границы и форму Млечного пути, а принятие Астрономической шкалы расстояний, спектроскопия (анализ звездного света по длине волны) и астрофотография с длительной экспозицией позволили наблюдателям узнать спин, магнитное поле и состав звезд, определить их относительное движение и разглядеть туманности, галактики и тусклые звезды, которые до этого не удавалось увидеть в телескоп.

Для чего нужны карты звездного неба?

Картографирование космоса помогает решить множество вопросов — многие из них так или иначе касаются безопасности Земли. Речь идет об отслеживании траектории астероидов и определении вероятности столкновения с нашей планетой; поиске новых миров на случай, если изменения климата, космические события или другие факторы заставят людей покинуть Землю; о глобальном экономическом кризисе, к которому приведет истощение полезных ископаемых на нашей планете.

Чтобы определить траекторию астероида, нужно знать, где он находится и по какой орбите вращается. Для высадки на потенциально пригодные для жизни планеты нужно знать, сколько и куда лететь. Чтобы найти внеземной источник ресурсов, нужно знать, где находятся подходящие астероиды для их добычи и какие планеты лучше превратить в космический заповедник.

Расположение и траектория движения галактик также важны — например, моделирование, основанное на положении Млечного пути и Большого Магелланова облака, показало, что через 2 млрд лет эти галактики столкнутся. Это событие разбудит огромную черную дыру в центре Млечного пути, которая разрушит всю галактику, а вместе с ней уничтожит Землю.

Положение на карте и состояние звездных систем в периферийных областях позволяет определить, какие события произошли с самой галактикой в прошлом. Как в случае с гигантским гало Млечного пути из газа и пыли, которое возникло в результате столкновения нашей галактики с компактным соседом около 10 млрд лет назад.

Другая задача картографирования — получение научных знаний о процессах, происходящих во Вселенной. Расположение галактик, звездных систем и других объектов в пространстве не позволит ориентироваться в далеком космосе, зато может ответить на вопрос, сколько темной материи и темной энергии находится во Вселенной — и даже понять, как она развивалась на ранних этапах своего существования.

Самая большая 3D-карта Вселенной и взгляд через темную материю

Создатели первых карт звездного неба пытались понять, как работают физические законы на Земле и какое влияние на нашу планету оказывают другие космические тела. Современные астрофизики пытаются понять законы существования Вселенной. Технический прогресс позволяет им ставить более амбициозные задачи, чем точечное наблюдение за астрономическими объектами через наземные и орбитальные телескопы.

SDSS

В мае 2017 года астрономы из объединения Sloan Digital Sky Survey (SDSS) объявили о создании самой большой трехмерной карты Вселенной, используя в качестве ориентира квазары, молодые галактики со сверхмассивными черными дырами в центре. Когда сверхмассивная черная дыра поглощает материю из окружающей его галактики, температура в ее аккреционном диске увеличивается, создавая квазар, который является чрезвычайно ярким.

Аккреционный диск — газовый диск, который образуется вокруг компактных звездных остатков (белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр). Этот диск состоит либо из вещества, которое захвачено с поверхности соседних звезд, либо является остатками разорванных звезд или представляет собой межзвездную среду. Аккреционные диски играют ключевую роль в механизме гамма-всплесков, сопровождающих слияние нейтронных звезд и коллапс ядер сверхновых звезд. В результате таких событий диск разогревается и излучает инфракрасные волны, которые могут зафиксировать ученые на Земле.

С помощью телескопа Sloan Foundation исследователи измерили точные трехмерные положения для более чем 147 тыс. квазаров.

На сайте SDSS опубликована часть карты — в полной версии и с возможностью увеличения она доступна только ученым. Слева на рисунке изображена Земля, справа — предел наблюдаемой Вселенной. Временная шкала показывает, сколько свет от объекта шел до нашей планеты.

DES

С помощью 570-мегапиксельной камеры, прикрепленной к телескопу Victor Blanco в Чили, астрономы на тот момент проанализировали два миллиона галактик, а затем рассчитали, сколько темной энергии должно присутствовать между ними, чтобы вызвать любое наблюдаемое искажение. В результате ученые составили беспрецедентно подробную карту, которая охватывает 0,4% звездного неба.

Эксперимент длился шесть лет и завершился в январе 2019 года. За четыре года после выступления в Американском астрофизическом обществе исследователям удалось собрать данные еще о 280 млн галактик — сейчас участники объединения анализируют данные и в 2020 году представят карту темной материи, которая охватит 8% звездного неба.

CHIME

Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) вместо квазаров ориентируется на водород. Примерно через миллиард лет после рождения Вселенной после Большого взрыва заполнявший ее нейтральный водород превратился в ионизированный. Этот процесс известен как эпоха реионизации и является ключом к познанию природы Вселенной, какой мы ее видим сейчас.

Хотя ученые в общих чертах представляют себе последовательность событий, они не знают, как Вселенная наполнилась достаточным количеством излучения, чтобы перейти на новый этап своего развития, и что послужило этому причиной.

В CHIME считают, что улавливание ионизированного водорода позволит не только понять механизм устройства Вселенной, но и построить самую масштабную трехмерную карту пространства. Радиотелескоп представляет собой четыре полутрубки, которые вместе занимают территорию, равную футбольному полю. На нем установлено около тысячи антенн, которые улавливают радиоволны, а затем несколько сотен мощных процессоров анализируют данные.

Основная цель проекта — демистификация темной энергии, явления, стимулирующего расширение Вселенной путем создания первой подробной карты ранее непроницаемого для телескопов части Вселенной.

DESI

В 1998 году ученые обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется. Физики не знают, как или почему Вселенная ускоряется наружу, но они дали таинственной силе, стоящей за этим явлением, имя: темная энергия.

Ученые много знают о влиянии темной энергии, но не знают, что это такое. Космологи считают, что 68% всей энергии Вселенной должно быть сделано из материала. Один из способов лучше понять темную энергию и ее эффекты — создать подробные карты Вселенной, которые позволят следить за скоростью ее расширения.

Создать такую карту пытаются ученые из проекта DESI — она должна охватить 11 млрд световых лет и более 35 млн галактик и квазаров. Спектроскопический инструмент темной энергии — так расшифровывается аббревиатура — будет измерять спектры света, исходящего от галактик, чтобы определить их расстояния от Земли.

Ориентирование по звездной карте: Точка севера, юга, востока и запада, а также зенит

О том что представляет собой звездная карта, как и о принципах её составления, мы уже узнали. Сейчас поговори о том, как её использовать для наблюдения звездного неба.

Ответим для начала на два вопроса: Как узнать по карте, какие звезды сейчас видны на небе, какие не видны? Какие звезды видны на востоке и на западе?

Вечером, став под открытым небом, найдите Полярную звезду и встаньте к ней лицом – так вы встанете по направлению точно к северу. Проведите на земле длинную прямую черту прямо вперед, и вообразите, что вы довели эту черту до видимого края неба. Та точка, в которой ваша воображаемая черта встретится с видимой вдали чертой горизонта, будет точка севера.

Пройдя несколько шагов вдоль вашей черты, обернитесь назад и смотрите прямо вдоль черты. Так вы наметите точку юга на линии горизонта.

Проведите другую черту поперек вашей черты так, чтобы получился правильный крест с совершенно ровными, прямыми углами. Станьте в середине креста, в точке пересечения двух проведенных вами линий, и вообразите, что концы поперечной черты креста также доведены до линии горизонта. Те точки, в которых они встречаются с линией горизонта, это будут точка востока и точка запада.

Запомните раз навсегда в вашей местности точки юга, севера, востока и запада, чтобы не намечать их каждый раз. Для этого заметьте в этих точках какое- нибудь дерево, куст, строение, но только выбирайте эти цели как можно дальше от себя: иначе, если вы выберете цели близкие, то стоит вам немного сойти с места, и они уж не совпадут с точками севера, юга, востока и запада.

Припомните еще пятую точку неба – зенит: если вы поставите в середине вашего креста из двух линий высокий прямой отвесный столб и вообразите себе, что вершина этого столба уперлась в небо, то точка, в которую она упрется, это и будет зенит. Наконец, если вы вообразите себе, что ваш столб пророс вниз сквозь землю, прошел сквозь центр земного шара, вышел наружу на той стороне и там уперся в небо, то получится еще пятая точка неба, противоположная зениту, в астрономии она называется надиром.

Вас может заинтересовать

Определяем положение звезд по звездной карте

Возвратимся к нашей задаче. Какие звезды видны у нас, например, в 11 часов вечера в середине июля, и в какой части неба искать каждую из них?

Северные околополярные звезды, до 30-й северной параллели, изображенные на круглой карте, видны все, как и во всякое время. Поставьте карту в положение 22 июня (Малая Медведица — вверх) и поверните ее против часовой стрелки на два часовых деления: получится положение звезд 22 июля в 9 ч. вечера. Поверните еще на два часовых деления: получится положение звезд в 11 часов. Внизу карты, в точке севера, будет 7-й час, а вверху, в зените, — 19-й час. Между 60-й и 45-й параллелями, то есть в зенитах разных мест от Санкт-Петербурга до Крыма, будут мелкие звездочки созвездия Дракона, а прямо к югу от зенита будет стоять Лира.

Из звезд же, изображенных на четырехугольной карте, будет видна ровно половина. В зените, как вы помните, стоит 19-й час. Положите четырехугольную карту перед собой так, чтобы против вас был 19-ый час (созвездие Стрельца). Здесь и будет точка юга — на нижнем краю карты и на 19-м часовом делении. На юге, и только на юге, над точкой юга, вы увидите на небе всю карту, с верху до низу.

Отсчитайте от точки юга шесть часов влево и шесть часов вправо: там будут точки востока (1-й час) и запада (13-й час). Но эти точки придется поставить уж не на нижнем краю карты, а посредине, на экваторе: на востоке и западе уж видны только созвездия севернее экватора, то есть с верху до середины карты.

Отсчитайте еще шесть часов влево от точки востока и вправо от точки запада: тот и другой отсчет сойдутся на 7 часу – там будет точка севера. Ее придется поставить на верхнем краю карты: над точкой севера не видно ни одной из звезд, изображенных на длинной карте под 7 часом, — они все будут ниже горизонта, а над горизонтом на севере будут только звезды, изображенные на круглой карте северных созвездий.

Вот способ еще короче и прямее. Установив точку юга и отметив ее на нижнем краю карты, отсчитайте от нее 12 часовых делении вправо: там будет точка севера, на верхнем краю карты. Проведите на карте прямую черту от точки юга к точке севера. Эта черта будет изображать линию горизонта. Что выше этой черты, то видно на западной стороне неба; что ниже, то скрывается под горизонтом.

Так же чертится и восточная половина линии горизонта, только надо отсчитывать от точки юга 12 часов влево. Все это понятнее на чертеже, особенно если вы сравните этот чертеж с чертежом, изображающим полный глобус, не разложенный на карты, и внутри его круг — горизонт. Этим способом нетрудно рассчитать, какие звезды видны, в какой стороне и на какой высоте над горизонтом.

Особенности ориентирования по звездной карте

Другая задача: где восходят разные звезды, где они заходят, как они идут по видимому небу и сколько времени от их восхода до заката?

Надо запомнить, что линия экватора пересекается с линией горизонта в точках востока и запада, так, например, звезда, находящаяся на Экваторе глобуса (хотя бы бета Ориона), восходит в точке востока, а заходит в точке запада и описывает дугу, наклоненную над точкою юга. Дуга эта и есть линия экватора. В Крыму линия экватора проходит по середине видимого расстояния между зенитом и точкой юга, а в Санкт-Петербурге гораздо ниже — на высоте в одну треть расстояния между зенитом и точкой юга. Звезда, находящаяся на экваторе, идет по видимому нами небу ровно 12 часов — и в Санкт-Петербурге, и в Крыму, и где бы то ни было.

Звезда, помещенная на глобусе южнее экватора, очевидно, восходит уж не на востоке, а где-нибудь на юго-востоке, между точкой востока и точкой юга. Она описывает по южной стороне видимого неба дугу ниже линии экватора и заходит на юго-востоке. Такие звезды видны на небе в течение времени меньше 12 часов. Чем южнее звезда, тем ближе к точке юга она восходит и заходит, и тем ниже, короче и кратче ее видимый путь.

Звезды, находящиеся к северу от экватора, восходят в промежутке между точкой востока и точкой севера, одним словом, — в северо-восточной четверти горизонта. Оттуда они движутся вверх и в то же время к югу, переходят в южную сторону неба, описывают дугу, наклоненную над линией экватора и заходят на северо-западе. Они описывают на видимом небесном своде дугу больше, чем в пол-круга, и остаются на небо дольше двенадцати часов.

Наконец, звезды, которые находятся еще ближе к полюсу, описывают на небесном своде полные круги около Полярной звезды и совсем не заходят, так что их можно видеть на небе во всякое время года, ночи и дня, если у вас есть телескоп.

В Крыму Полярная звезда видна посередине расстояния между зенитом и точкой севера, так что там круг, проходящий своим нижним краем через точку севера, верхним краем проходит через зенит. Этот круг, описывают звезды Капелла и Денеб: они помещаются на глобусе на 45-ой параллели, следовательно, на середине расстояния между экватором и полюсом, и сам Крым находится на середине расстояния между экватором и полюсом, приблизительно 5000 километров от того и другого.

Санкт-Петербурге ближе к полюсу, он стоит под 60-й параллелью. Здесь Полярная звезда видна на высоте в две трети расстояния от точки севера до зенита. Потому-то в Санкт-Петербурге круг незаходящих околополярных звезд в полтора раза шире, чем в Крыму.

Круги, описываемые незаходящими звездами на здешнем небе, помещаются внутри 30-й северной параллели. Они переходят своим верхним краем в южную сторону небосклона, южнее зенита, и представляются на ней в виде дуг, проходящих выше экватора. Только одна Малая Медведица здесь никогда не переходит в южную сторону неба и, даже протянувшись вверх, не достает до зенита.

Итак, на южной стороне неба все звезды описывают дуги, наклоненные серединой над точкой юга. На северной стороне неба немногие звезды, близкие к Полярной, описывают полные круги, более отдаленные звезды — тоже полные круги, но часть этих кругов проходит дугой через верх южной стороны неба.

Звезды, самые отдаленные от Полярной и близкие к экватору, чертят наклонные линии — начала и концы больших дуг, середина которых проходит по южной стороне неба выше экватора. Так изображаются пути звезд на бумаге. А на настоящем небе, как мы его видим, пути звезд представляются в виде кругов и дуг, поднимающихся наклонно от севера к югу и параллельных друг другу.

На этом уроке мы с вами поговорим о видимом суточном движении звёзд. Вспомним некоторые основные точки, линии и плоскости небесной сферы. Рассмотрим систему координат, которая служит для указания положения светил на небе. А также познакомимся с картами звёздного неба и научимся определять по карте координаты звёзд.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Небесные координаты и звёздные карты"

Все мы не раз с вами видели, как каждое утро в восточной стороне неба восходит Солнце. Оно появляется из-за далёких предметов или неровностей земной поверхности. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. В это момент человек, находящийся в северном полушарии Земли, будет видеть Солнце на юге, а находящийся в южном полушарии — на севере. После полудня Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Такое же движение по небу в течение суток можно заметить и у других светил: Луны, звёзд и планет. В целом нам кажется, что небосвод вращается как единое целое вокруг некоторой оси, называемой нами осью мира.

При наблюдении звёзд ясной ночью в северной части неба, можно увидеть, как они, двигаясь с востока на запад, описывают концентрические круги, центр которых располагается около Полярной звезды (альфа Малой Медведицы). Эта точка называется северным полюсом мира. В южном полушарии можно найти диаметрально противоположную ей точку — южный полюс мира. Давайте также вспомним, что большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило, называется кругом склонения.

А большой круг, проходящий через центр небесной сферы и перпендикулярный оси мира, называется небесным экватором. Он делит небесную сферу на две части: Северное полушарие с вершиной в Северном полюсе мира и Южное — с вершиной в Южном полюсе мира.

Помимо этого, на небесной сфере принято указывать и видимый годовой путь Солнца среди звёзд. Он называется эклиптикой. Она наклонена к небесному экватору под углом 23 о 27' и пересекает его в двух точках — точке весеннего (около 21 марта) и осеннего (около 23 сентября) равноденствия.

Сейчас же мы знаем, что вращения небосвода — это кажущееся явление, вызванное вращением Земли вокруг своей оси с запада на восток.

Видимое движение светил, происходящее из-за вращения Земли вокруг оси, называется суточным движением, а период вращения Земли вокруг оси — сутками.

На одном из первых уроков мы с вами говорили о том, что наблюдателю, находящемуся на поверхности Земли, кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и одинаково удалены от него. Напомним, что такая воображаемая сфера произвольного радиуса была названа небесной сферой.

Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии.

Вы уже знаете, что в географии определить положение точки на поверхности Земли нам помогают географические координаты — широта и долгота. Географическая долгота отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана. А географическая широта — по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Такая система координат называется экваториальной.

Аналогичную, экваториальную, систему координат удобно использовать и в астрономии, для указания положения светил на небе. В этой системе координат основным кругом небесной сферы является небесный экватор. А координатами служат склонение и прямое восхождение.

Склонение светила — это угловое расстояние светила от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обозначается склонение малой греческой буквой δ и оно аналогично географической широте. Единственное отличие состоит в том, что у светил, расположенных к северу от экватора, склонение считается положительным, а расположенных к югу от экватора — отрицательным. При этом за начальную точку отсчёта склонения на небесном экваторе принимается точка весеннего равноденствия.

Вторая координата — прямое восхождение — указывает положение светила на небе. То есть это угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

Обозначается склонение малой греческой буквой α. А отсчитывается оно в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360 градусов или от 0 до 24 часов. Хотя в астрономии склонение принято выражать не в градусной мере, а в часовой. Если учесть, что 360 градусам соответствуют 24 часа или 1440 минут, то одному градусу соответствует 4 минуты.

Ответ достаточно прост. Вспомните, что в горизонтальной системе координаты светила на небесной сфере со временем изменяются. Следовательно, они имеют определённое значение только для известного момента времени.

В экваториальной же системе координаты звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно, так как достаточно далеки от нас. Поэтому именно эта система координат применяется для составления звёздных глобусов, карт и каталогов.

Звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат.

Набор звёздных карт смежных участков неба, покрывающих всё небо или некоторую его часть, называется звёздным атласом.

А в специальных списках звёзд, называемых звёздными каталогами, указываются координаты их места на небесной сфере, звёздная величина и другие параметры. Например, в каталоге опорных звёзд-два, который также известен как Ориентировочный Каталог Космического Телескопа Хаббла, содержится более 945,5 миллионов звёзд.

Давайте остановимся и рассмотрим карту звёздного неба поподробнее. Итак, в центре нашей звёздной карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда.

Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 часов).

Луч, от которого начинается отсчёт прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную на карте символом овна. Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности.

В зависимости от звёздной величины звёзды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. А границы созвездий обозначены пунктиром.

Теперь давайте посмотрим, как пользоваться звёздной картой. Для этого определим экваториальные координаты Альтаира (это альфа Орла), Сириуса (это альфа Большого Пса) и Веги (это альфа Лиры).

А теперь давайте с вами решим обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение звезды равно +35 о , а прямое восхождение — 1 ч 6 м .

Для того, чтобы найти ответ на поставленный вопрос, мы с вами должны выполнить все те же действия, что и в прошлый раз, но только в обратном порядке. То есть сначала на карте мы находим заданное нам прямое восхождение светила. Далее строим мысленный отрезок (или прикладываем линейку) так, чтобы он соединил нашу точку с центром карты звёздного неба. Теперь находим окружность, обозначающую склонение в 30 о и откладываем от неё примерно 5 о вверх. Как видим, мы попали на звезду бета Андромеды.

Стоит отметить, что картой звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени определённой даты. А также определять моменты восхода и захода звёзд, Солнца или планет.

Читайте также: