Глава II. ЗВЕЗДНОЕ НЕБО И ХАРАКТЕРИСТИКА НАВИГАЦИОННЫХ СВЕТИЛ

1. НАВИГАЦИОННЫЕ СВЕТИЛА

Огромное количество звезд, наблюдаемых на небе, представляет собой одну из звездных систем Вселенной, которую называют Галактикой. Основная часть ее звезд сконцентрирована в полосе Млечного Пути, которая тянется через все небо. Самая богатая звездами область неба сливается для глаза в сплошное сияние и наблюдается в виде светлой белесой полосы. В Галактику входит свыше 100 миллиардов звезд. Ее форма напоминает двояковыпуклую линзу. Диаметр Галактики равен 100 тыс. световых лет, а толщина в области ее ядра — примерно 10 тыс. световых лет.

Световой год — это астрономическая мера длины, равная расстоянию, которое луч света со скоростью 300 000 км/с проходит за один год. Он равен 9,5 триллионов км.

Центр Галактики скрыт от земных наблюдателей завесой облаков космической пыли. Кроме нашей Галактики имеется множество других звездных систем. Они наблюдаются на небе в виде туманностей. Расстояния между галактиками в десятки раз превосходят размеры самих звездных систем. Ближайшая к нам галактика наблюдается в созвездии Андромеды. В ясную ночь она видна невооруженным глазом и является самым далеким объектом, видимым без помощи приборов. Свет от этой звездной системы идет к нам около 2 млн. лет.

В состав нашей Галактики входит Солнечная система, которая расположена почти в ее плоскости и удалена от центра на расстояние около 30 тыс. световых лет. Динамическим центром Солнечной системы является Солнце, вокруг которого обращаются девять больших планет.

Ближайшая к Солнцу планета Меркурий удалена от него на 58 млн. км, а самая далекая Плутон — находится на расстоянии около 6 млрд. км.

Несмотря на грандиозные размеры Солнечной системы, область пространства, занятого планетами, в сравнении с расстоянием до звезд кажется ничтожно малой.

Радиус Солнечной системы примерно в 7 тыс. раз меньше, расстояния до ближайшей звезды Проксимы Центавра.

Как одиночные звезды Галактики, так и ее звездные скопления находятся на чрезвычайно больших расстояниях от Солнечной системы и друг от друга. Поэтому в авиационной астрономии размерами Солнечной системы при пользовании звездами обычно пренебрегают.

Нейесные светила, используемые для самолетовождения, называются навигационными. В настоящее время в качестве навигационных светил используют наиболее яркие и легко опознаваемые светила — Солнце, Луну, планеты Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн и 26 звезд.

Рассмотрим характеристику этих светил в навигационном отношении.

Солнце — самая близкая к Земле звезда. Солнце является центральным телом нашей планетной системы. Среднее расстояние от Земли до Солнца равно 149,6 млн. км. Луч света от Солнца до Земли доходит за 8 мин 30 с. Солнце по размерам является средней звездой и представляет собой раскаленный газовый шар, диаметр которого равен 1 392 000 км. Температура поверхности Солнца 6000° С. Оно относится к группе желтых звезд. Солнце представляется кругом с резко очерченным краем. Видимый угловой диаметр Солнца на среднем расстоянии от Земли равен 32. Он в течение года несколько меняется вследствие изменения расстояния между Землей и Солнцем, вызванного эллиптичностью земной орбиты.

Луна светит отраженным солнечным светом. Иногда ее можно наблюдать днем одновременно с Солнцем. Видимый угловой диаметр Луны почти такой же, как и у Солнца. На среднем расстоянии от Земли он равен .

Планеты — спутники Солнца, которые подобно Луне светятся отраженным солнечным светом. Выглядят они как звезды, но отличаются от них тем, что непрерывно перемещаются по небу. Поэтому иногда их называют блуждающими звездами.

Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — самые яркие и легко наблюдаемые светила.

Основные элементы орбит планет Солнечной системы приведены в приложении 23.

Венера — самое яркое после Солнца и Луны светило. Период обращения ее вокруг Солнца равен 225 сут, т. е. она обращается вокруг Солнца быстрее, чем Земля. Поэтому ее видимое движение среди звезд очень быстрое.

Марс — первая внешняя планета. Свой путь по орбите вокруг Солнца Марс проходит за 687 сут. Поэтому Земля через каждые 2 года и 50 дней обгоняет его. В это время Марс находится в противостоянии и наиболее удобен для наблюдений. Орбита Марса заметно вытянута, и поэтому его расстояние от Земли колеблется почти на 350 млн. км, т. е. более чем в 7 раз, что сильно сказывается на его видимости.

Юпитер — самая болыпная планета Солнечной системы. Диаметр Юпитера превосходит диаметр Земли более чем в 10 раз. Поэтому, несмотря на его большую удаленность, он бывает виден на небе ярче звезд. Период обращения Юпитера вокруг Солнца равен почти 12 годам. Поэтому его положение среди звезд в течение года изменяется медленно.

Сатурн — уникальная планета Солнечной системы благодаря своему кольцу, по размерам несколько меньше Юпитера, но расположена примерно вдвое дальше. Наблюдается как яркая звезда. Обращается вокруг Солнца за 29,5 года. Имеет совсем медленное видимое движение среди звезд.

Звезды — это огромные раскаленные газовые шары, подобные Солнцу. Они весьма разнообразны по размерам, температуре и плотности. Есть звезды карлики, звезды гиганты и сверхгиганты. Самые маленькие звезды имеют диаметр меньше Луны, а диаметр звезд-гигантов в десятки и сотни раз больше диаметра Солнца. Например, диаметр звезды Арктур в 22 раза больше солнечного, а звезд Бетельгейзе и Антарес почти в 500 раз. Размеры отдельных звезд-сверхгигантов превосходят размеры Солнца в тысячи раз. Звезды, имеющие сравнительно большой блеск, отличаются цветом, который зависит от температуры их поверхности. Температура большинства звезд находится в пределах от 3000 до 30 000°. При температуре поверхности 3000° звезды имеют красный цвет, 6000° — желтый, 10000° - белый, 30000° — голубой. Отличаются звезды также своей светимостью. Некоторые звезды излучают света гораздо больше, чем Солнце. Например, звезда Вега из созвездия Лиры светит в 50 раз ярче Солнца, Полярная в 450 раз, а Ригель из созвездия Ориона в 16 тыс. раз.

Звезды размещены на небе неравномерно. Одни участки неба богаты звездами, а другие предельно бедны. Все звезды кажутся одинакового размера. Вследствие огромных расстояний до звезд они видны на небе как светлые точки различной яркости. Луч света от ближайшей звезды альфа Центавра идет к Земле более 4 лет. Эта звезда находится в 270 тыс. раз дальше от Земли, чем Солнце. Свет от видимых невооруженным глазом далеких звезд идет к Земле десятки лет, а от некоторых сотни и даже тысячи лет. Наряду с одиночными звездами часто на небе встречаются двойные звезды, которые обращаются под действием сил взаимного притяжения вокруг общего центра масс. Двойственность некоторых звезд можно видеть невооруженным глазом. Самой известной видимой невооруженным глазом системой из двух звезд является Мицар и Алькор. Мицар — это вторая звезда ручки ковша Большой Медведицы. Рядом с этой яркой звездой расположена едва заметная звездочка Алькор, которая по яркости стоит на самом пределе видимости невооруженным глазом. По этой паре звезд можно проверять зрение. Если ясно различаются обе звезды, значит острота зрения у человека нормальная. Угловое расстояние между Мицаром и Алькором близко к 12 минутам дуги, что немногим больше трети видимого лунного диска.

Но кажущаяся близость этих звезд друг к другу вызвана лишь их невообразимой удаленностью от Земли. На самом деле расстояние между Мицаром и Алькором в 17 тыс. раз больше расстояния от Земли до Солнца, а период обращения Алькора вокруг Мицара примерно равен 2 млн. лет. Поэтому трудно даже за сотни лет обнаружить заметное смещение Алькора по своей орбите. Некоторые двойные звезды имеют небольшой период обращения, который равен всего нескольким суткам. Кроме двойных, имеются звезды, образующие тройные, четверные и другие кратные системы.

Большинство звезд обладает постоянным блеском. Но существуют и такие звезды, которые периодически изменяют свой блеск. Эти звезды называются переменными. Свой блеск они изменяют либо вследствие обращения друг относительно друга, либо в результате физических процессов, происходящих в самих звездах.

В зависимости от причин изменения блеска переменные звезды делятся на затменно-переменные и физически переменные или пульсирующие. Одной из самых характерных затменно-переменных звезд является звезда Алголь из созвездия Персея. Эта звезда представляет собой тесную двойную систему. Среди подобных ей звезд она наиболее заметно изменяет свой видимый блеск. Через каждые двое с половиной суток видимый блеск звезды Алголь изменяется почти в три раза.

Для физически переменных звезд характерным является то, что их видимый блеск изменяется непрерывно. Периоды изменения их блеска колеблются от нескольких часов до нескольких десятков суток.

Рассмотренные сведения о навигационных светилах помогают лучше использовать их для астрономической ориентировки.