Полярная звезда, пожалуй, одно из самых часто упоминаемых светил. О ней говорится на страницах художественной литературы, в заметках мореплавателей, научных исследованиях. Своей известностью, даже популярностью, светило обязано в первую очередь тому, какое направление показывает Полярная звезда. Ее уникальное положение на протяжении нескольких сотен лет помогает ориентироваться путешественникам как по морю, так и по суше. Кроме того, она играет некоторую роль и в определении расстояний на космических просторах, а потому является объектом многих научных исследований. Но обо всем по порядку.
Смотреть галерею
Ответ на вопрос, какое направление показывает Полярная звезда, неразрывно связан с местом светила на воображаемой небесной сфере. Если наблюдать за звездами с Земли, кажется, будто они двигаются вокруг планеты, то опускаясь за горизонт, то выныривая снова. На изображениях, сделанных фотоаппаратом с большой выдержкой, видно, что светила перемещаются по круговым траекториям разного диаметра. Чем они меньше, тем ближе звезда к полюсу небесной сферы. В центре образованных движением звезд окружностей в Северном полушарии располагается неподвижная точка. Это и есть Полярная звезда, или, как ее называли некоторые народы, Северный Гвоздь, Прикол-звезда, Железный или Небесный Кол, Золотая Свая.
Полярная звезда в астрономии
Полярная звезда (Альфа Малой Медведицы (α UMi), также — Киносура) — звезда +2,0 m звёздной величины в созвездии Малой Медведицы, расположенная вблизи Северного полюса мира. Это сверхгигант спектрального класса F7Ib. Расстояние до Земли — 434 световых года.
В 1990 году европейский космический телескоп Hipparcos оценил расстояние до Полярной звезды в 434 световых года. Измерения 2012 года с высоким разрешением, выполненные группой астрономов под руководством Дэвида Тёрнера из канадского университета Сент-Мэри, использовавших данные российского шестиметрового телескопа БТА, дают оценку расстояния до Полярной звезды в 99 парсек (323 световых года).
Расстояние до Полярной звезды, как до типовой цефеиды, используется для оценки расстояний до других галактик. Уточнение этого расстояния может привести и к уточнению шкалы расстояний, и к ограничению значения массы тёмной материи.
Множество имён Полярной звезды
Пожалуй, никакая другая звезда не имеет столько имен, сколько имеет Полярная. Почти все множество имен указывает на главные её признаки: нахождение в созвездии Медведицы, нахождение на полюсе и, как следствие, на ее неподвижность. Многие народы считали Полярную звезду своеобразным колом, вбитым в небо, вокруг которого кружатся все остальные звезды. Отсюда происходят такие ее названия, как «Небесный Кол», «Северный гвоздь», «Прикол-звезда», «Железный кол» — названия, которые можно найдти в тюркских и финно-угорских языках. В Россию имя Полярная звезда пришло из немецкого языка во время правления Петра I. До этого у Полярной звезды было другое имя, имеющее, впрочем, тот же смысл — «Северная звезда». Более поэтично называли Полярную хакасы — «Привязанный конь». А для эвенков Полярная звезда виделась как «Дыра в небе». Самым известным из таких имен является, пожалуй, имя Киносура, которое происходит от греческого слова и переводится как — «хвост собаки». Так называли Полярную звезду древние греки и римляне. Интересно, что на древних картах Полярная звезда действительно отмечает собой хвост, но не собачий, а длинный, не существующий в природе, хвост Медведицы.
Это интересно: Какое направление можно определить по полярной звезде
Смотреть галерею
Метафора «гвоздь» очень удачна: если продолжить воображаемый металлический стержень от «шляпки», то легко понять, какое направление показывает Полярная звезда. Этот «гвоздь» протыкает земной шар точно на Северном полюсе, проходит сквозь все внутренние слои планеты и снова появляется в точке Южного полюса. Таким образом, Полярная звезда на небе располагается на продолжении земной оси. От Северного полюса ее отделяет меньше 1º.
Нужно заметить, что Полярная звезда движется так же, как и остальные светила. Ее кажущееся для нас зафиксированное место связано именно с расположением на продолжении оси. Ведь на самом деле достаточно стремительное движение звезд связано не только с их собственным перемещением, но и с вращением планеты. Совершая обороты вокруг оси, Земля поворачивается к звездам то одним, то другим боком. И только светила, расположенные над полюсами, всегда видят одну и ту же часть поверхности. К слову, на Южном полюсе также есть своя полярная звезда — Сигма Октанта, однако она очень тусклая по сравнению с другими. Впрочем, через некоторое время все может измениться.
Полярная звезда — основные характеристики, в том числе и навигационные
Прежде чем приступить к описанию методов того, как и где найти на вечернем небе Полярную звезду, необходимо представлять хотя бы в общих чертах, что такое полярная звезда, какие она имеет характеристики, как объект наблюдения.
Первое о чем следует сказать, что на самом деле Полярная Звезда являет собой систему из трех звезд (что было окончательно подтверждено только в 2006 году) и она относится по своим астрономическим характеристикам к группе больших белых карликовых звезд, что нисколько не мешает ей быть мощнее нашего Солнца в 2500 раз. Впечатляет и то расстояние, которое отделяет нас от нее — это примерно 434 световых года.
Вторая группа характеристик касается вопросов — на какую сторону горизонта указывает Полярная звезда? Какое ее положение относительно Земли и Солнечной системы? В чем основная причина того, что она является одним из главных астронавигационных ориентиров и как ориентироваться по полярной звезде?
Здесь нужно обратить внимание на тот факт, что она практически точно находится в месте расположения центра вращения Земли (в верхней точке этой воображаемой оси)- т.е. географического Северного Полюса. Если же быть более точным, то ее отклонение от географического полюса составляет в среднем около 51 угловой минуты — менее 1 градуса. Это вполне приемлемая погрешность, чтобы использовать ее как навигационный ориентир.
В — третьих, Полярная звезда является частью звездной системы или созвездия, которая называется Малая Медведица, где она является альфой, т.е. звездой первой величины или самой яркой в созвездии. Если точно — то Полярная З. имеет абсолютную звездную величину m=2.1. Для сравнения — самая яркая звезда Сириус имеет m= -1.6. Здесь надо отметить, что чем меньше значение звездной величины, тем она ярче на самом деле (видимая яркость). Все навигационные звезды, которые используются в практике ориентирования (41 навигационная звезда) имеют в среднем значение этого параметра на уровне 1.0 — 2.5. Менее яркие звезды для ориентации используются довольно редко.
А Вы смотрели: Космонавт Геннадий Иванович Падалка, биография
К этим основным характеристикам Полярной звезды, также следует добавить, что все параметры движения небесных светил (эфемериды) очень точно рассчитываются астрономическими обсерваториями и эти данные публикуются в виде специальных таблиц (астрономические ежегодники или альманахи), где можно точно узнать, когда взойдет та или иная звезда, в какой части света и т.п.
Также на практике, для поиска и определения небесных координат, пригодных для навигации звезд, используются специальные звездные глобусы или карты.
Как найти полярную звезду
Пост сдал — пост принял
Полярная звезда показывает направление на север примерно с 1100 года нашей эры. Максимально близко она будет к полюсу мира только в 2100 г., а затем начнет удаляться. Так, с начала времен пост главного указателя передается от одного светила к другому. Связано это с собственным движением звезд, а также с таким явлением, как прецессия земной оси. Воображаемый стержень, пронзающий планету, тоже движется: он медленно описывает круги. Причина кроется в особенностях формы земного шара и действия силы притяжения. Ось проходит один круг почти за 26 тысяч лет.
Примерно 15 тысяч лет назад в роли Северного Гвоздя выступала Вега, самая яркая точка созвездия Лиры. И еще через чуть меньше чем 11 тысяч лет она вновь займет это положение. На смену Полярной звезде в ближайшее время придет Альраи (Гамма Цефея), будет это в 3200 году. А в 5000 году Альраи сменит Бета того же созвездия, Альфирк, и затем, в 6500-м, — Альдерамин (Альфа Цефея). В промежутке между 8500 и 13 000 годами положение Полярной звезды будут занимать Денеб и Садр из созвездия Лебедь.
Смотреть галерею
С Северным Гвоздем связан один очень стойкий миф, порожденный его известностью и популярностью. Кажется, что звезда, которая у всех на устах, должна быть если не самой яркой на небе, то хотя бы затмевающей многих других. Однако это не так. Полярная звезда находится в созвездии Малой Медведицы и среди других светил в его составе действительно выделяется. При этом в списке самых ярких точек всего ночного неба она занимает только 46-е место. Поэтому важно знать, как находить Полярную звезду.
Смотреть галерею
Основной ориентир — это Большая Медведица. Созвездие знакомо практически всем с детства. Для обнаружения Северного Гвоздя необходимо мысленно соединить одной прямой две крайние звезды Большого Ковша — Дубге и Мерак. Если продолжить линию на расстояние, примерно равное пяти отрезкам между Дубге и Мераком, то на ее конце и обнаружится Полярная звезда. Она венчает собой хвост Малой Медведицы.
Как найти Полярную звезду?
Для того чтобы в практическом плане быстро найти Полярную звезду, нужно иметь представление о следующих моментах.
1. Условия наблюдения. Как правило, в практической навигации и ориентировании, для того, чтобы определить, где и какая находится звезда или созвездие, используются, так называемые, навигационные сумерки. Обычно — это 30 – 50 минут до восхода и 30 — 50 минут после захода Солнца в той или иной географической местности (в той или иной широте места). Для чего это необходимо?
Дело в том, что на ночном небе даже опытному наблюдателю не всегда легко найти нужную звезду среди мириадов подобных светил (особенно в тропическом ночном небе). Тем более, это почти невыполнимая задача для новичка. В вечерние сумерки, когда Солнце уже зашло (верхняя часть диска скрылась под горизонтом), то на небе появляются самые яркие звезды, куда относится и Полярная звезда Других звезд пока не видно из – за освещенности части неба, заходящим Солнцем. А вот самые яркие светила (навигационные) лучше всего искать именно в этот период времени.
2. Второй момент, который необходимо иметь в виду наблюдателю – это то, что в разное время года (когда Земля меняет свое положение относительно Солнца, проходя по своей орбите вокруг него) звездное небо имеет разный вид в конкретной географической точке. Т.е звезды (вся видимая небесная полусфера) располагаются (вращаются) в различном порядке, так как наша планета тоже меняет свое положение в пространстве, вращаясь не только вокруг собственной оси, но и вместе с нашей галактикой, которая тоже вращается возле некоторого условного центра вращения Вселенной.
Также не следует забывать, что, несмотря на то, что Полярная звезда яркая и чаще всего используется для ориентирования, у нее тоже есть свои пределы и ограничения. Так, первое ограничение связано с тем, что лучше всего ее видно, когда она находится над линией горизонта выше 5-10 градусов. Такое положение будет у наблюдателя, который находится вблизи экватора и выше. Если же наблюдатель будет находиться на самом северном полюсе, то Полярная звезда фактически будет находиться почти в зените — над самой головой, что явно не подходит для ориентирования относительно сторон света.
А Вы смотрели: Спиральная галактика
После того, как определены основные условия наблюдения, настал черед рассказать, как искать и как ориентироваться по полярной звезде.
Для этого потребуется выполнить несложный алгоритм действий:
- наблюдатель должен сориентировать себя в направлении северной части небосклона (относительно сторон света), что легко сделать, если заходящее Солнце оставить у себя с левой стороны.
- если наблюдатель находится в средних широтах (например, в центральной части России), то следует направить свое поле зрения примерно на высоту 1.5 – 2 ладони (взрослого человека) от линии горизонта.
- Полярная звезда находится в созвездии Малой Медведицы, являясь ее альфой — звездой. Это созвездие имеет форму малого ковша, и Полярная звезда находится на самом конце его изогнутой «ручки». Однако этот вариант поиска несколько сложен для начинающих наблюдателей. Поэтому есть другой способ поиска.
- Далее стараемся найти в этой области небесной полусферы характерное созвездие большой Медведицы, имеющей форму большого ковша с длинной изогнутой ручкой. Сам ковшик Большой Медведицы состоит из четырех звезд – Фекда, Мегрец, Дубхе и Мерак. Нам, для того чтобы найти Полярную, нужно только две последние – Дубхе и Мерак, составляющие правую (внешнюю часть) большого ковша созвездия.
- найдя эти две звезды, которые составляют внешнюю часть ковша, необходимо мысленно отложить 7 расстояний, равных расстоянию между этими двумя звездами, вверх от линии ковша, как бы продолжая его внешнюю сторону.
Примерно в этой точке и будет находиться Полярная звезда, которая светит довольно ярким, немерцающим светом желтоватого оттенка.
Если имеется магнитный компас, то найти Полярную звезду можно по направлению на север, который указывает его стрелка. Правда необходимо учитывать то, что магнитный полюс (или меридиан) не совпадает с географическим полюсом из — за влияния магнитного поля Земли. Но для целей поиска, определения направления, куда полярная звезда указывает, такая точность является приемлемой. Далее, имея перед собой компас, смотрим прямо на север и поднимаем взгляд на высоту 1.5 – 2 ладони или чуть выше и пытаемся таким образом найти созвездие Большой Медведицы, а потом уже и саму Полярную Звезду.
Как показывает практика, для того чтобы научиться быстро находить Полярную Звезду и другие навигационные звезды, необходимо не так уж много времени. Достаточно нескольких наблюдений в разное время (вечер, ночь, раннее утро), чтобы приобрести навыки ориентирования с помощью небесных светил, включая и Полярную Звезду.
Источник
Как сориентироваться на местности по Полярной звезде?
С того момента, как Северный Гвоздь оказался в непосредственной близости от полюса мира, его стали использовать в качестве удобного ориентира. Полярная звезда указывает направление на север, причем даже точнее, чем иной компас. Определить стороны света при этом достаточно просто. Необходимо опустить перпендикуляр к поверхности из Полярной звезды. Если стоять к нему лицом, то юг окажется точно сзади, восток — справа, запад — слева.
Мало того что Полярная звезда показывает направление на север, она также служит указанием на географическую широту местности. Для ее определения потребуется измерить высоту светила над горизонтом. Чем меньше значение, тем ближе к экватору. На Северном полюсе Полярная звезда расположена в зените. На экваторе же она практически сливается с линией горизонта. Именно определяя угол между Полярной звездой и горизонтом в направлении севера, моряки ушедших столетий ориентировались на местности, прокладывали и корректировали свой маршрут.
Позиция Полярной звезды
Как найти Северную звезду
Астеризм Малый Ковш не наделен примечательной яркостью, поэтому его сложно разглядеть на небе. Но можно использовать звезды астеризма Большого Ковша в созвездии Большая Медведица.
Чтобы найти Полярную звезду, проведите линию от Мерака к Дубхе, а затем возьмите 5 таких же отрезков. В кадре: Дубхе, Мерак, Федха, Мегрец, Алиот, Мицар, Алкаид и Полярная звезда
Для поиска Полярной звезды на небе используйте звезды Дубхе и Мерак в астеризме Большого Ковша. Они расположены в его внешней части. Проведите воображаемую линию и выйдете на Северную звезду (отсчитайте 5 отрезков). Астеризм Большой ковш вращается вокруг Полярной звезды, расходуя на один оборот 23 часа и 56 минут.
Это интересно: Как расшифровываются и пишутся координат широты и долготы
Полярная звезда находится в рукоятке астеризма Малого Ковша (кончик хвоста). Хотя звезды слабые по яркости, но их можно рассмотреть без увеличительной техники при благоприятных условиях.
Полярная звезда
Полярную звезду легко найти, так как выравнивается в прямую линию с земной осью вращения, а значит нависает над Северным полюсом мира. Она практически лишена движения и кажется, что все остальные звезды вращаются вокруг нее. Звезда пребывает в такой позиции в течение всего года. Процесс наблюдения зависит от вашей локации. Если смотрите на Полярную звезду из Нью-Йорка, то ищите в 41 градусе над северным горизонтом (соотносится с местной широтой). Если вы находитесь на экваториальной территории, то звезда покажется прямо на горизонте. Чем севернее движетесь, тем ниже линии горизонта ее найдете.
24 марта 2100 года ожидается самый близкий подход звезды к полюсу, где расстояние между ними составит 27.15 угловых минут. Интересно, что в южном полушарии нет яркой приближенной звезды, которую можно использовать в качестве небесного навигатора. И в ближайшие 2000 лет такая звезда не появится.
Значение для астрономии
Полярная звезда, или Альфа Малой Медведицы, обладает еще целым набором особенностей, делающих ее уникальной. Среди них — периодические пульсации, позволяющие отнести светило к классу цефеид. Для них характерно изменение блеска, температуры и размеров. Период пульсации Полярной звезды — 3,97 суток. При этом с Земли изменения блеска незаметны.
Смотреть галерею
Исследования показали, что существует связь между периодами пульсации и светимостью цефеид. Оказалось, что чем больше период, тем значительнее и светимость. Такое соотношение используется в астрономии для определения расстояния до удаленных объектов. А поскольку Полярная звезда — ближайшая к Солнечной системе цефеида, ее роль в вычислениях трудно переоценить, особенно если учесть, что с возрастанием расстояния до периодической звезды точность данных снижается.
Нестандартная
Такое свойство Полярной звезды приковало к ней внимание многих исследователей. В процессе изучения стало известно, что Северный Гвоздь — цефеида непростая. Ее пульсации имеют особенность: они постепенно затухают. В конце прошлого века бытовало предположение, что в начале 2000-х звезда может перестать быть цефеидой, чего еще ни разу не случалось в научной истории. Однако этого не произошло: в 1993 году изменения амплитуды пульсаций приостановились. Кроме того, за это время звезда стала ярче на 15%.
Космическая бесконечность
Для определения расстояния до удаленных объектов используются данные о светимости и расположении всех ближайших цефеид. Применяя этот метод, в первой четверти прошлого века знаменитый Эдвин Хаббл определил расстояние до туманности Андромеды и доказал существование других галактик. Сегодня на основе методики высчитаны размеры многих звездных «содружеств». На ней же основано современное понимание о масштабах Вселенной.
Смотреть галерею
Маленькое «но»
Загвоздка в том, что на сегодняшний день среди исследователей нет единого мнения по поводу расстояния до самой Полярной звезды. Принятая цифра, 400 с небольшим световых года, получена спутником «Гиппаркос» в 1990 году. Однако в начале нашего века эта оценка претерпевала изменения: сначала ее снизили до 330, затем повысили до 359 световых лет. Наконец, в 2012 году Дэвид Тернер выдвинул новое предположение — 323 световых года.
Как уже отмечалось, Полярная звезда — ближайшая к Солнечной системе цефеида. С сокращением или возрастанием расстояния до нее изменяется и наше представление о космических масштабах. Уменьшение значения не только делает чуть более близкими звезды и галактики, но и влияет на оценку размеров Вселенной. Уточнение расстояния до Полярной звезды внесет свои коррективы в понимание масштабов космоса, заставит переоценить величину массы темного вещества, может вылиться в пересмотр некоторых моментов теории расширения Вселенной.
Что происходит с Полярной звездой
Люди наблюдали за Полярной звездой веками. Она служит прекрасным ориентиром для путешественников без компаса. Это также самый близкий цефеид — тип пульсирующих переменных звезд с довольно точной зависимостью период—светимость. Кроме того, Полярная звезда является частью бинарной системы: у нее есть более тусклая сестра — Polaris B. «Но чем больше мы узнаем, тем меньше понимаем», — разводят руками авторы новой статьи, посвященной знаменитой звезде.
У астрофизиков есть несколько способов вычислить массу и возраст звезды, а также расстояние до нее. Исследователи могут определить ее яркость и то, насколько она велика, а также на какой стадии жизненного цикла находится. Это довольно простая математика, особенно когда вы знаете яркость звезды и то, насколько тусклой она кажется с Земли.
Подобные модели особенно точны в отношении цефеид, поскольку частота их пульсаций напрямую связана со светимостью или яркостью. Это позволяет легко рассчитать расстояние до любой из подобных звезд. Астрономы настолько уверены в обнаруженной взаимосвязи, что цефеиды стали инструментом измерения расстояний во Вселенной.
Но есть и другие способы изучения Полярной звезды, которые никак не согласуются с моделями звездной эволюции.
Наука
Найдено подтверждение самого раннего поселения в Америке
«Полярная звезда — это астрометрическая двоичная система, — сказал соавтор нового исследования, астрофизик из Университета Торонто Хильдинг Р. Нилсон. — Вы можете видеть, как ее спутник движется вокруг, совершая оборот за 26 лет».
Исследователи еще не наблюдали полного оборота Polaris B, но уже могут описать орбиту звезды. Зная ее, можно применить законы тяготения Ньютона для измерения массы двух звезд. Эта информация, в сочетании с измерениями параллакса космическим телескопом Хаббла, стала еще одним способом расчета массы Полярной звезды. В результате получилось, что она примерно в 3,45 раза массивнее Солнца, плюс-минус 0,75 массы Солнца.
Это намного меньше, чем масса, полученная с помощью модели звездной эволюции, которая определила массу Полярной звезды примерно в семь раз больше массы Солнца.
Кроме того, расчеты возраста Polaris B показывают, что эта звезда намного старше Полярной — весьма необычно для двойной системы. Как правило, звезды имеют одинаковый возраст.
Нилсон вместе со студентом и исследователем из Университета Торонто Хейли Блинн, создали набор моделей Полярной звезды, чтобы выяснить, могут ли они согласовать все имеющиеся данные о двойной звездной системе. Этого не получилось.
Возможно, одно из измерений неверно, предположили исследователи. Полярную звезду сложно изучать из-за того, что находясь над Северным полюсом Земли, она не попадает в поле зрения большинства телескопов. А телескопы, которые имеют необходимое оборудование для точного измерения свойств звезды, чаще предназначены для изучения гораздо более слабых и удаленных звезд. Полярная же звезда слишком яркая для них и «ослепляет» оборудование.
Эти выводы привели Нилсона и Блинна к другому, более странному объяснению: возможно, центром системы Полярис были когда-то две звезды. Столкновение могло омолодить Полярную звезду.
Звезды, возникающие в результате столкновений, не соответствуют моделям звездной эволюции, что может объяснить отклонение от нее и Полярной звезды. «Это маловероятный сценарий, но он вполне невозможен», — пишут исследователи.
