Звездные атласы и каталоги

ЗАЧЕМ НУЖНЫ ЗВЁЗДНЫЕ КАТАЛОГИ?

«Путешествуя» по небесным просторам среди бесчисленных звёзд и туманностей, немудрено и заблудиться, если нет под рукой надёжной карты. Чтобы составить её, нужно точно знать положения тысяч звёзд на небе. И вот часть астрономов (их именуют астрометристами) занимается тем же, над чем трудились ещё звездочёты древности: они терпеливо измеряют координаты звёзд на небе, в основном одних и тех же, словно не доверяя своим предшественникам и самим себе.
И они совершенно правы! «Неподвижные» звёзды на самом деле непрерывно меняют свои положения — как вследствие собственных движений (ведь звёзды участвуют во вращении Галактики и перемещаются относительно Солнца), так и из-за изменения самой системы координат. Прецессия земной оси приводит к медленному перемещению полюса мира и точки весеннего равноденствия среди звёзд (см. статью «Игра с волчком, или Длинная история с полярными звёздами»). Вот почему в звёздных каталогах, содержащих экваториальные координаты звёзд, обязательно сообщают дату равноденствия, на которую они ориентированы. В настоящее время пользуются каталогами и картами, составленными для равноденствия 2000 г. Но астрономам-любителям вполне подойдут и те, что рассчитаны на эпоху 1950 г.
Таким образом, составление звёздных каталогов и постоянное повышение их точности остаётся одной из актуальных задач астрономии.
Древнейший звёздный каталог скорее всего был составлен вавилонскими астрономами около 6 тыс. лет назад. В Китае примерно 4 тыс. лет назад астрономы тоже располагали звёздным каталогом. От этих каталогов сохранились только фрагменты.
Первый каталог, который дошёл до нас целиком, создан Гиппархом около 136 г. до н. э. Он содержит координаты 850 звёзд, видимых невооружённым глазом. Во II в. Клавдий Птолемей дополнил каталог Гиппарха, доведя число звёзд в нём до 1022. Этот каталог служил астрономам почти полтора тысячелетия.
Позднее звёзды птолемеевского каталога наблюдались заново, и по этим наблюдениям составлялись новые каталоги. Особенно точными для своего времени были каталог Улугбека (1437 г.), содержавший положения 1018 звёзд, каталог немецкого астронома Христиана Ротмана (1594 г.), каталоги Тихо Браге (1005 звёзд на эпоху 1601 г.) и Яна Гевелия (1564 звезды на эпохи 1661 и 1701 гг.). Координаты всех звёзд определялись тогда из наблюдений невооружённым глазом при помощи угломерных инструментов больших размеров.
Изобретение телескопа расширило возможности астрометристов. В конце XVII в. появился микрометр — прибор, который помещается в фокусе объектива телескопа и позволяет путём наведения нити на звезду гораздо точнее считывать её координаты. В арсенал астрометристов вошли меридианный круг, пассажный инструмент, вертикальный круг.
Получив в своё распоряжение телескопическую оптику и измерительные приборы, астрономы стремились расширить число объектов с точно определёнными координатами за счёт слабых звёзд и звёзд южного полушария неба. В Пулковской обсерватории по плану её основателя Василия Яковлевича Струве были составлены каталоги на эпохи 1845, 1865, 1885, 1905 и 1930 гг., обладавшие повышенной точностью. Большое значение имели также каталоги Гринвичской, Вашингтонской, Кап-ской (Южная Африка) обсерваторий.
О росте точности каталогов говорят такие числа. У Тихо Браге, которого считают лучшим наблюдателем дотелескопической эпохи, точность измерений составляла 1-2′. У Джона Флемстида, первого Королевского астронома Англии (директора Гринвичской обсерватории), ошибка уже не превышала нескольких секунд дуги. А ведь его отделяет от Тихо Браге только одно столетие. В середине XVIII в. Королевский астроном Джеймс Брадлей уменьшил погрешность до I». Точность современных наблюдений измеряется десятыми долями секунды.

КАКИЕ БЫВАЮТ КАТАЛОГИ

Современные звёздные каталоги можно разделить на две группы: фундаментальные каталоги и звёздные обозрения. Первые содержат сравнительно немного звёзд (несколько сот), но их положения определены с наивысшей для своего времени точностью. В 1938-1940 гг. был опубликован «Третий фундаментальный каталог Берлинского астрономического ежегодника», более известный как FK 3. Он содержал координаты 1535 звёзд, равномерно распределённых по всему небу. Много лет этот каталог служил опорным для всех астрометрических работ. Ревизия каталога FK 3 завершилась созданием каталога FK 4, содержащего те же звёзды, но более точного, чем FK 3. В настоящее время подготовлен новый каталог — FK 5.
Координаты, приводимые в звёздных обозрениях, не столь точны, как в фундаментальных каталогах, зато обозрения охватывают много звёзд, из которых часть может представлять специальный интерес для астрофизиков и астрономов-звёздников. Например, в них могут оказаться переменные, двойные и другие необычные звёзды.
Примером звёздного обозрения является «Боннское обозрение неба», составленное Фридрихом Аргеландером с двумя помощниками в 1859- 1862 гг. и содержащее 324 тыс. звёзд северного полушария неба. В 80-х гг. XIX в. «Боннское обозрение» было продолжено до склонения -23°, а затем Кордовская (Аргентина) и Капская обсерватории продолжили его до южного полюса.
Существуют специальные каталоги переменных звёзд, белых карликов, пульсаров, квазаров и других объектов неисчерпаемого мира звёзд и галактик
Широко известен каталог туманностей и звёздных скоплений французского астронома Шарля Мессье (1781 г.). Увлёкшись поиском и исследованием комет, он все ночи напролёт проводил у телескопа. Кометы в телескоп выглядят слабыми туманными пятнышками, медленно, едва заметно перемещающимися по небу. По виду на них похожи многие туманности и галактики, только они постоянно находятся на одном и том же месте среди звёзд. Чтобы эти туманные пятна впредь не мешали поискам комет, Мессье и составил свой каталог, описав их положение и основные видимые характеристики. В астрономию прочно вошли обозначения многих туманностей и скоплений звёзд по каталогу Мессье: после буквы М (Мессье) указывают номер по каталогу. Например, М 31 — туманность Андромеды, М 42 — туманность Ориона, а М 1 — знаменитая Крабовидная туманность в созвездии Тельца.
Более современный и обширный «Новый общий каталог» (New General Catalog) содержит информацию о большинстве ярких галактик и туманностей. По этому каталогу туманность Андромеды имеет обозначение NGC 224. То есть один и тот же небесный объект может обозначаться по-разному. Когда астроном сталкивается с соответствующим обозначением, он сразу обращается к нужному каталогу, чтобы получить подробные сведения об объекте.
Необходимую для любительских наблюдений информацию о положении «неподвижных» светил можно почерпнуть в «Справочнике любителя астрономии» П. Г. Куликовского (1971 г.) и в издании ВАГО «Астрономический календарь. Постоянная часть» (1981 г.). Там же перечислены наиболее интересные объекты, доступные любительским наблюдениям.
Совершенно очевидно, что невозможно составить каталоги положений Солнца, Луны, планет, комет и других светил, перемещающихся среди звёзд. Но современные методы небесной механики позволяют рассчитать эти положения на любую дату. Такие заранее вычисленные положения называются эфемеридами, и их списки публикуются в специальных изданиях.

КАРТЫ И АТЛАСЫ НЕБА

Хорошее знание звёздного неба часто приводило к интересным открытиям, причём многие из них были сделаны любителями астрономии. Так, новую звезду, вспыхнувшую в 1901 г. в созвездии Персея, впервые наблюдали киевские астрономы-любители. Новые звёзды в созвездии Лебедя в 1920 г. и в созвездии Геркулеса в 1936 г. также были замечены любителями. Их терпение и умение работать с картами позволяет ежегодно открывать по нескольку новых комет, исследовать активность известных метеорных потоков и обнаруживать новые.
Трудности при составлении звёздных карт заключаются в том, что все светила и координатная сетка как бы находятся на внутренней поверхности сферы, а изобразить их нужно на плоском листе бумаги. Впрочем, подобная проблема в своё время была решена картографами, которые научились воспроизводить на плане обширные участки поверхности земного шара, применяя различные проекции. Конечно, проекции искажают масштабы и форму отдельных участков сферы. Но, если найти проекцию правильно, искажения можно свести к минимуму, так что изображение на чертеже будет мало отличаться от конфигурации, наблюдаемой на небе.
Иногда выбор проекции диктуется задачами наблюдений. Например, при нанесении на звёздную карту путей «падающих звёзд» — метеоров — пользуются гномонической проекцией, в которой дуги больших кругов изображаются прямыми линиями. Светящийся участок пути метеорной частицы тоже представляет собой практически прямую линию, так как скорость частицы очень велика (11-72 км/с).
Для простейших наблюдений и изучения созвездий вполне достаточно мелкомасштабных карт, на которые нанесены только яркие звёзды и основные созвездия. Такова, например, подвижная карта звёздного неба. При переходе к наблюдениям посложнее понадобятся уже более подробные карты, где изображены все звёзды, видимые невооружённым глазом.
Часто звёздные карты объединяют в сборники — звёздные атласы. Атласы могут включать звёзды всей небесной сферы или больших её частей. Так, в «Звёздном атласе» Л А. Михайлова (1965 г.) отмечены положения всех звёзд до 5,5 звёздной величины, видимых в наших широтах, т. е. звёзд со склонением больше -40 °. Координатная сетка в этом атласе дана для равноденствия 1950 г., что при мелком масштабе карт ещё на значительное время делает практически незаметным влияние прецессии. Другой вариант «Звёздного атласа» А. А. Михайлова (1969 г.), содержащий звёзды уже до 8,25 звёздной величины, незаменим для наблюдений с биноклем или небольшим телескопом.
Подробную информацию об объектах астрономических наблюдений можно найти и в «Атласе звёздного неба», изданном Всесоюзным астрономо-геодезическим обществом (ВАГО) в 1991 г. Он включает 20 карт со звёздами обоих полушарий до 6,5 звёздной величины, пояснения к картам и каталог всех изображённых на картах звёзд и объектов. Наблюдателям будет интересен также «Звёздный атлас» В. А. Каширина (1991 г.), содержащий 107 фотографий избранных областей неба.
Для специальных наблюдений служат детальные крупномасштабные карты и фотографические карты с изображением слабых звёзд, которые видны только в телескопы. Чем слабее звёзды, тем больше их на небе. В средние бинокли можно разглядеть в 40 раз больше звёзд, чем невооружённым глазом, а если посмотреть в школьный телескоп, количество звёзд на небосводе увеличится более чем в 1000 раз. Поэтому, приступая к наблюдениям в бинокль или телескоп, нужно непременно запастись звёздными картами.