СОЗВЕЗДИЯ И ЯРКИЕ ЗВЕЗДЫ

Определение и основные факты.

Слово «созвездие» (от лат. constellatio) означает «коллекция (или группа) звезд». В древности «созвездиями» называли выразительные группы звезд, которые помогали запоминать узор звездного неба и с его помощью ориентироваться в пространстве и времени. У каждого народа были свои традиции разделения звезд на созвездия. Используемые современными астрономами созвездия в большинстве своем носят названия и включают в себя яркие звезды традиционные для европейской культуры.

Следует понимать, что созвездие – это не определенная область в космическом пространстве, а лишь некоторый диапазон направлений с точки зрения земного наблюдателя. Поэтому неправильно говорить: «Космический корабль полетел в созвездие Пегас»; верно будет сказать: «Космический корабль полетел в направлении созвездия Пегас». Звезды, образующие узор созвездия, расположены от нас на самых разных расстояниях. Кроме звезд в определенном созвездии могут быть видны и очень далекие галактики, и близкие объекты Солнечной системы – все они в момент наблюдения относятся к данному созвездию. Но со временем небесные объекты могут перемещаться из одного созвездия в другое. Быстрее всего это происходит с близкими и быстро движущимися объектами: Луна проводит в одном созвездии не более двух-трех суток, планеты – от нескольких дней до нескольких лет; и даже некоторые близкие звезды за последнее столетие пересекали границы созвездий.

Видимая площадь созвездия определяется телесным углом, который оно занимает на небе; обычно его указывают в квадратных градусах (табл. 2). Для сравнения: диски Луны или Солнца занимают на небе площадь около 0,2 кв. градуса, а площадь всей небесной сферы около 41253 кв. град.

Названия созвездиям даны в честь мифических персонажей (Андромеда, Кассиопея, Персей и т.п.) или животных (Лев, Дракон, Большая Медведица и т.п.), в честь примечательных объектов древности или современности (Весы, Жертвенник, Компас, Телескоп, Микроскоп и т.п.), а также просто по названиям тех предметов, которые напоминают фигуры, образованные яркими звездами (Треугольник, Стрела, Южный Крест и т.п.). Часто одна или несколько ярчайших звезд в созвездии имеют собственные имена, например, Сириус в созвездии Большой Пес, Вега в созвездии Лира, Капелла в созвездии Возничий, и т.п. Как правило, названия звезд связаны с названиями созвездий, например, обозначают части тела мифического персонажа или животного.

Созвездия – это памятники древней культуры человека, его мифов, его первого интереса к звездам. Историкам астрономии и мифологии они помогают понять образ жизни и мышления древних людей. Современным астрономам созвездия помогают ориентироваться на небе и быстро определять положение объектов.

Древние созвездия.

Первые представления людей о звездном небе дошли к нам из дописьменного периода истории: они сохранились в материальных памятниках культуры. Археологи и астрономы выяснили, что наиболее древние астеризмы – характерные группы ярких звезд, – человек выделил на небе еще в каменном веке, более 15 тысячелетий назад. Некоторые исследователи считают, что первые небесные образы появились одновременно с рождением первых рисунков, воплощенных в наскальной живописи, когда развития левого (логического) полушария головного мозга человека позволило отождествить предмет с его плоским изображением.

Жизненно важную роль для древнего человека играли два светила – Солнце и Луна. Наблюдая за их движением, люди открыли некоторые важные явления. Так, они заметили, что дневной путь Солнца по небу зависит от сезона: он поднимается к северу весной и опускается к югу осенью. Они заметили также, что Луна и яркие «подвижные звезды», которые позже греки назвали «планетами», движутся среди звезд примерно по тому же пути, что и Солнце. И еще они заметили, что в разные сезоны года различные, но вполне определенные звезды восходят незадолго до наступления утра, а другие звезды заходят сразу после захода Солнца.

Чтобы запомнить движение Солнца, Луны и планет, люди отмечали важнейшие звезды, лежащие на пути движущихся светил. Позже, создав себе богов, они отождествили некоторых из них со звездами на небе. Древние шумеры, жившие на Ближнем Востоке 5000 лет назад, дали названия многим известным созвездиям, особенно в Зодиаке – области неба, через которую проходят пути Солнца, Луны и планет. Похожие группы звезд выделяли жители долины Тигра и Ефрата, Финикии, Греции и других областей Восточного средиземноморья.

Как известно, гравитационное влияние Луны и Солнца на нашу планету вызывает медленное конусообразное движение земной оси, что приводит к перемещению точки весеннего равноденствий по эклиптике с востока на запад. Это явление называют прецессией, т.е. предварением равноденствия (см.: Земля – Движение Земли – Прецессия). Под влиянием прецессии за несколько тысячелетий заметно изменяется относительно неподвижных звезд положение земного экватора и связанного с ним небесного экватора; в результате иным становится годичный ход созвездий по небу: для жителей определенных географических широт одни созвездия со временем становятся наблюдаемыми, а другие на многие тысячелетия скрываются под горизонтом. Но Зодиак всегда остается Зодиаком, поскольку плоскость земной орбиты практически неизменна; Солнце всегда будет перемещаться по небу среди тех же звезд, что и сегодня.

В 275 до н.э. греческий поэт Арат в поэме Явления описал известные ему созвездия. Как показали исследованиясовременных астрономов, Арат вЯвлениях использовал гораздо более раннее описание небесной сферы. Поскольку прецессия земной оси меняет видимость созвездий от эпохи к эпохе, список созвездий Арата позволяет датировать первоисточник поэмы и определить географическую широту наблюдений. Независимые исследователи пришли к сходным результатам: Е.Маундер (1909) датировал первоисточник 2500 до н.э., А.Кромеллин (1923) – 2460 до н.э., М.Овенден (1966) – ок. 2600 до н.э., А.Рой (1984) – ок. 2000 до н.э., С.В.Житомирский – ок. 1800 до н.э. Расположение наблюдателей относится к 36 градусу северной широты.

Теперь мы называем описанные Аратом созвездия «древними». Четыре века спустя, во втором веке нашей эры, греческий астроном Птолемей описал 48 созвездий, указав в них положения ярчайших звезд; из этих созвездий 47 сохранили свои имена до наших дней, а одно большое созвездие, – Арго, корабль Язона и аргонавтов, – было в XVIII веке разделено на четыре меньших созвездия: Киль, Корма, Паруса и Компас.

Разумеется, разные народы делили небо по-разному. Например, в Китае в древности была распространена карта, на которой звездное небо делилось на четыре части, в каждой из них насчитывалось по семь созвездий, т.е. всего 28 созвездий. А монгольские ученые XVIII в. насчитывали 237 созвездий. В европейской науке и литературе закрепились те созвездия, которыми пользовались древние жители Средиземноморья. Из этих стран (включая Северный Египет) в течение года можно видеть около 90% всего небосвода. Однако народам, живущим вдали от экватора, значительная часть небосвода недоступна для наблюдения: на полюсе видна лишь половина неба, на широте Москвы – около 70%. По этой причине даже для жителей Средиземноморья не были доступны самые южные звезды; эту часть неба поделили на созвездия только в новое время, в эпоху географических открытий.

В результате прецессии точка весеннего равноденствия за прошедшие с античных времен 2 тысячелетия переместилась из созвездия Тельца через Овен в Рыбы. Это привело к кажущемуся смещению всего зодиакального ряда созвездий на два положения (поскольку отсчет по традиции начинается от того созвездия, в котором расположена точка весеннего равноденствия). Например, Рыбы поначалу были одиннадцатым зодиакальным созвездием, а теперь – первое; Телец был первым – стал третьим. Примерно в 2600 точка весеннего равноденствия переместится из Рыб в Водолей, и тогда это созвездие станет первым в Зодиаке. Заметим, что зодиакальные знаки, которыми пользуются астрологи для обозначения равновеликих участков эклиптики, жестко связаны с точками равноденствия и следуют за ними. Два тысячелетия назад, когда были написаны классические руководства, которыми до сих пор пользуются астрологи, зодиакальные знаки располагались в одноименных им созвездиях Зодиака. Но перемещение точек равноденствия привело к тому, что зодиакальные знаки теперь расположены в других созвездиях. Солнце теперь попадает в определенный знак Зодиака на 2–5 недель раньше, чем доберется до одноименного созвездия. (См. ЗОДИАК).

Созвездия нового времени.

Появление новых созвездий на южном небе подтолкнуло некоторых энтузиастов к тому, чтобы начать передел северного небосвода. Три новых северных созвездия (Голубь, Единорог и Жираф) в 1624 ввел Якоб Барч, зять Иоганна Кеплера. Еще семь, в основном, северных созвездий (Гончие Псы, Лисичка, Малый Лев, Рысь, Секстант, Щит и Ящерица) ввел польский астроном Ян Гевелий, использовав звезды в областях неба, не охваченных созвездиями Птолемея. Их описание опубликовано в атласе Уранография(Prodromus astronomiae, 1690), изданном уже после смерти Гевелия. Французский астроном Никола Луи де Лакайль (1713–1762), проводя наблюдения на мысе Доброй Надежды в 1751–1753, выделил и привел в своем Каталоге звезд южного неба(Coelum australe stelliferum, 1763) еще 17 южных созвездий: Живописец, Киль, Компас, Корма, Микроскоп, Насос, Наугольник, Октант, Паруса, Печь, Резец, Сетка, Скульптор, Столовая Гора, Телескоп, Циркуль и Часы, назвав их в честь инструментов науки и искусства. Они стали последними из 88 созвездий, используемых сейчас астрономами.

Разумеется, попыток переименовать участки ночного неба было значительно больше числа новых созвездий, сохранившихся до наших дней. Многие составители звездных карт в XVII–XIX вв. пробовали вводить новые созвездия. Например, первый русский звездный атлас Корнелия Рейссига, изданный в Петербурге в 1829, содержал 102 созвездия. Но далеко не все предложения такого рода безоговорочно принимались астрономами. Иногда введение новых созвездий было оправдано; пример тому – раздел крупного созвездия южного неба Корабль Арго на четыре части: Корма, Киль, Паруса и Компас. Поскольку эта область неба чрезвычайно богата яркими звездами и прочими интересными объектами, против ее деления на небольшие созвездия никто не возражал. При общем согласии астрономов на небе разместились великие научные инструменты – Микроскоп, Телескоп, Циркуль, Насос, Печь (лабораторная), Часы.

Но были и неудачные попытки переименования созвездий. Например, европейские монахи не раз пытались «христианизировать» небесный свод, т.е. изгнать с него героев языческих легенд и населить персонажами Священного писания. Созвездия Зодиака при этом заменялись изображениями 12 апостолов и т.д. Буквально перекроил все звездное небо некто Юлиус Шиллер из Аугсбурга, издавший в 1627 атлас созвездий под заглавием «Христианское звездное небо...». Но, несмотря на огромную силу церкви в те годы, новые названия созвездий не получили признания.

Было также немало попыток дать созвездиям имена здравствующих монархов и полководцев: Карл I и Фридрих II, Станислав II и Георг III, Людовик XIV и даже великий Наполеон, в честь которого хотели переименовать созвездие Ориона. Но ни одному новому имени, попавшему «на небо» по политическим, религиозным и прочим конъюнктурным соображениям, не удалось долго на нем удержаться.

Не только имена монархов, но даже названия научных приборов не всегда задерживались на небесах. Так, в 1789 астроном Венской обсерватории Максимиллиан Хелл (1720–1792) предложил созвездие Tubus Herschelii Major (Большой Телескоп Гершеля) в честь знаменитого 20-футового рефлектора Вильяма Гершеля. Разместить это созвездие он хотел между Возничим, Рысью и Близнецами, поскольку именно в Близнецах Гершель открыл планету Уран в 1781. А второе небольшое созвездие Tubus Herschelii Minor, в честь 7-футового рефлектора Гершеля, Хелл предложил выделить из слабых звезд Тельца к востоку от Гиад. Однако даже такие, милые астрономическому сердцу идеи не нашли поддержки.

Немецкий астроном Иоганн Боде (1747–1826) предложил в 1801 рядом с созвездием «Корабль Арго» выделить созвездие Lochium Funis (Морской лаг) в честь прибора для измерения скорости судна; а рядом с Сириусом он хотел разместить созвездие Officina Typographica (Типография) в честь 350-летия изобретения печатного станка. В 1806 английский ученый Томас Юнг (1773–1829) предложил между Дельфином, Малым Конем и Пегасом выделить новое созвездие «Вольтова батарея» в честь гальванического элемента, изобретенного в 1799 итальянцем Алессандро Вольта (1745–1827). Не удержалось на небе и созвездие «Солнечные часы» (Solarium).

Некоторые сложные названия созвездий со временем упростились: «Лисичка с гусем» стала просто Лисичкой; «Южная Муха» стала просто Мухой (поскольку «Северная Муха» быстро исчезла); «Химическая Печь» стала Печью, а «Компас Мореплавателя» – просто Компасом.

Официальные границы созвездий.

Нужно заметить, что хотя названия созвездий остались традиционными, ученых совершенно не интересовали фигуры созвездий, которые принято изображать, мысленно соединяя прямыми линиями яркие звезды. На звездных картах эти линии рисуют лишь в детских книгах и школьных учебниках; для научной работы они не нужны. Теперь астрономы называют созвездиями не группы ярких звезд, а участки неба со всеми находящимися на них объектами, поэтому проблема определения созвездия сводится только к проведению его границ.

Но и границы между созвездиями оказалось провести не так легко. Над этим заданием работало несколько известных астрономов, стремясь сохранить историческую преемственность и, по возможности, не допустить попадания звезд с собственными именами (Вега, Спика, Альтаир,...) и устоявшимися обозначениями (a Лиры, bПерсея,...) в «чужие» созвездия. При этом границы между созвездиями решено было сделать в виде ломанных прямых, проходящих только по линиям постоянных склонений и прямых восхождений, поскольку так легче закрепить эти границы в математической форме.

На генеральных ассамблеях МАС в 1925 и 1928 были приняты списки созвездий и утверждены границы между большинством из них. В 1930 по поручению МАС бельгийский астроном Эжен Дельпорт опубликовал картыи подробное описание новых границ всех 88 созвездий. Но и после этого еще вносились некоторые уточнения и только в 1935 решением МАС в этой работе была поставлена точка: раздел неба был закончен.

Названия созвездий.

На основе латинских наименований созвездий для них были приняты и сокращенные трехбуквенные обозначения: Lyr для Lyra, UMa для Ursa Major, и т.п. (табл. 1). Обычно их используют при указании звезд в этих созвездиях: например, звезда Вега, ярчайшая в созвездии Лиры, обозначается как a Lyrae (родительный падеж от Lyra), или кратко – a Lyr. Сириус – a CMa, Алголь – b Per, Алькор – 80 UMa, и т.д. Кроме того, были приняты и четырехбуквенные обозначения созвездий, но они практически не используются.

Кроме официально утвержденных, в каждой стране существуют и свои собственные, народные названия созвездий. Обычно это даже не созвездия, а астеризмы – выразительные группы ярких звезд. Например, на Руси семь ярких звезд в созвездии Большой Медведицы называли Ковш, Телега, Лось, Коромысло, и т.д. В созвездии Ориона выделялись Пояс и Меч под названиями Три Царя, Аршинчик, Кичиги, Грабли. Звездное скопление Плеяды, не выделенное астрономами в отдельное созвездие, тем не менее у многих народов имело собственное имя; на Руси его зовут Стожары, Решето, Улей, Лапоть, Гнездо (Утиное гнездо) и т.п.

Имена и обозначения звезд.

В таблице 3 указаны имена, обозначения и блеск (в звездных величинах визуального диапазона) для некоторых популярных звезд. В основном это ярчайшие звезды; а группа слабых звезд в созвездии Тельца: Альциона, Астеропа, Атлас, Майя, Меропа, Плейона, Тайгета и Электра – это знаменитые Плеяды.

Начав в конце XVI в. детальное изучение неба, астрономы столкнулись с необходимостью иметь обозначения для всех без исключения звезд, видимых невооруженным глазом, а позже – в телескоп. В прекрасно иллюстрированной Уранометрии Иоганна Байера, где изображены созвездия и связанные с их названиями легендарные фигуры, звезды впервые были обозначены буквами греческого алфавита приблизительно в порядке убывания их блеска: a – ярчайшая звезда созвездия, b – вторая по блеску, и т.д. Когда не хватало букв греческого алфавита, Байер использовал латинский. Полное обозначение звезды по системе Байера состоит из буквы и латинского названия созвездия. Например, Сириус – ярчайшая звезда Большого Пса (Canis Major) обозначается как a Canis Majoris, или сокращенно a CMa; Алголь – вторая по яркости звезда в Персее, обозначается как b Persei, или b Per.

Позже Джон Флемстид (1646–1719), первый Королевский астроном Англии, занимавшийся определением точных координат звезд, ввел систему их обозначения, не связанную с блеском. В каждом созвездии он обозначил звезды номерами в порядка увеличения их прямого восхождения, т.е. в том порядке, в котором они пересекают небесный меридиан. Так, Арктур, он же a Волопаса (a Bootis), обозначен по Флемстиду как 16 Bootis. На современных картах звездного неба обычно нанесены древние собственные имена ярких звезд (Сириус, Канопус,...) и греческие буквы по системе Байера; обозначения Байера латинскими буквами используют редко. Остальные, менее яркие звезды обозначают цифрами по системе Флемстида.

По мере публикации все более глубоких каталогов звездного неба, содержащих данные о более тусклых звезда, в научную практику регулярно вводятся новые системы обозначения, принятые в каждом из этих каталогов. Поэтому весьма серьезную проблему представляет кросс-идентификация звезд в разных каталогах: ведь одна и та же звезда может иметь десятки различных обозначений. Создаются специальные базы данных, облегчающие поиск сведений о звезде по различным ее обозначениям; наиболее полные такие базы поддерживаются в Центре астрономических данных в Страсбурге (адрес в Интернет: cdsweb.u–strasbg.fr).

Некоторые выдающиеся (но отнюдь не самые яркие) звезды нередко называют именами астрономов, впервые описавшими их уникальные свойства. Например, «Летящая звезда Барнарда», названа в честь американского астронома Эдуарда Эмерсона Барнарда (1857–1923), обнаружившего ее рекордно быстрое собственное движение на небе. Следом за ней по скорости собственного движения идет «звезда Каптейна», названная в честь обнаружившего этот факт нидерландского астронома Якобуса Корнелиуса Каптейна (1851–1922). Известны также «гранатовая звезда Гершеля» (m Cep, очень красная звезда–гигант), «звезда ван Маанена» (ближайший одиночный белый карлик), «звезда ван Бисбрука» (светило рекордно малой массы), «звезда Пласкетта» (рекордно массивная двойная звезда), «звезда Бэбкока» (с рекордно сильным магнитным полем) и еще некоторые, в общем – около двух десятков замечательных звезд. Следует заметить, что эти имена ни кем не утверждены: астрономы используют их неофициально, как знак уважения к работе своих коллег.