какое направление показывает полярная звезда

Полярная звезда

Она указывает путь. Но лишь временно

Наверное это самая популярная звезда среди людей. Причем, ее популярность начала расти еще в те давние времена, когда Солнце за звезду не считали. Но если быть справедливым, то её “звездный час” наступил по историческим меркам относительно недавно, и по ним же — довольно скоротечен.

Её подозревают в какой-то особенной яркости, но она не самая яркая, а довольно заурядная в этом смысле. Кто-то считает, что она самая близкая. Но и это — неправда. Бытует мнение, что Полярная звезда видна всюду на Земле, и во всех морях и пустынях планеты можно прокладывать по ней курс. Но и это неверно. Истинную причину важности этого светила знают лишь знакомые с астрономией люди.

Чем же так знаменита Полярная звезда?

Прежде всего своим положением на небесной сфере, которое отдалено от Северного полюса мира — точки на небесной сфере, где с воображаемой сферой пересекается воображаемая ось вращения Земли — на очень малую величину. Положение Полярной звезды в первом приближении совпадает с этой точкой.

Как-то много абстракции, требующей особого воображения — неправда ли?

На самом деле все просто. Если линию, соединяющую полюса Земного шара — северный и южный — продлить в северном направлении, эта линия с высокой степенью точности укажет на Полярную звезду.

Глядя на это светило из любой точки северного полушария Земли, мы всегда будем видеть, куда направлена земная ось вращения.

А вот, в южном полушарии планеты Полярная звезда, увы, не видна. Ни зимой, ни летом. Никогда.

Поэтому для морской навигации её применение ограничено.

Но именно навигационное применение и сделало эту звезду столь популярной. Ведь мореходство начиналось именно в северном полушарии.

Для капитанов судов и штурманов было очень просто найти эту звезду на небе, опустить от неё отвесную линию вниз, и найти таким образом точку севера, а значит и все направления в открытом море (восток, юг, запад), где других ориентиров больше нет. Только звезды.

Но звезды с течением времени меняют свое положение по отношению к горизонту — восходят, заходят — за ночь перемещаются порой через все небо. Нельзя вести корабль по звезде, которая сама еще куда-то движется, пусть даже движение это иллюзорно и вызвано вращением нашей планеты.

И только Полярная звезда всегда сияет над точкой севера

Для наблюдателя, находящегося на северном полюсе, Полярная звезда окажется точно у него над головой — в зените. Чем южнее будет находится наблюдатель, тем ближе к горизонту будет для него Полярная звезда. На экваторе Полярная звезда будет видна ровно на линии математического горизонта. Влияние атмосферы и округлость Земли позволят её увидеть чуть выше открытого горизонта в пустыне, степи или в море. Но если быть довольным точностью в ±1°, то высота Полярной звезды над горизонтом, выраженная в градусах, сообщит нам широту нашего местонахождения. Согласитесь, для морской навигации это очень удобно. Вышел ночью на палубу, измерил морским секстантом высоту Полярной звезды, и все — широту местонахождения своего корабля ты уже знаешь.

Специальные таблицы и поправки на рефракцию позволят определить широту места наблюдения по Полярной звезде еще во много раз точнее — уже не с точностью до градуса, а с точностью до одной-двух угловых минут, что соответствует паре-тройке километров. И этого вполне достаточно, чтобы найти нужный остров, даже очень небольшой.

Увы, с определением долготы Полярная звезда нам никак не поможет. Для этого есть другие методы. Но эта статья не о морской навигации.

Как-так получилось, что эта звезда оказалась столь близко к Северному полюсу мира на небесной сфере? Как давно она там?

Это в большей степени игра и воля случая. Например, близ южного полюса мира сравнимой по яркости звезды нет. В океанах и морях южного полушария до начала эры GPS с навигацией было несколько сложнее.

И даже в северном полушарии, но пару тысяч лет назад никто не водил корабли по Полярной звезде. Она тогда даже не имела такого названия.

Полярной альфа Малой медведицы называется относительно недавно. Только в эпоху Возрождения её стали именовать так — с легкой руки голландского картографа Геммы Фризуса, который в 1547 году описал её в одной из своих работ как “stella illa quae polaris dicitur”. И это к ней пристало. Хотя в те годы она была в 4 раза дальше от полюса, чем ныне.

А ранее альфа Малой медведицы именовалась у разных народов по разному. Греки называли её “Киносура” — “собачий хвост”, и видели вокруг нее вовсе не медведицу, а собаку — ту самую псинку, которая последовала на небо за своей хозяйкой — нимфой Каллисто, превращенной ревнивой Герой в Медведицу, но спасенной Зевсом и вознесенной на небеса.

Древние кельты именовали её “Корабль-звезда” — “Scip-steorra” — что-то они такое о будущем применении этого светила уже знали.

А древние арабы, давшие имена практически всем видимым небе звездам, называли Полярную “Аль-Джудей”, что переводится просто как “Отец”. Большое количество арабских названий звезд используются в астрономии и по сей день. Но древнее имя Полярной звезды оказалось вытесненным и практически забытым.

Как бы то ни было, но в античные времена, откуда дошли до нас все упомянуты астронимы Полярной звезды, это светило для навигации, ориентации на местности и близких к тому дел не использовалось. Оно было далеко от полюса.

Во времена Архимеда и Пифагора роль “полярной звезды” выполняла другая звезда — бета Малой медведицы с арабским именем “Кохаб” («Кохаб-эль-шемали» — полное название этой звезды), что, и переводится, как “Звезда севера”. А еще ранее — в эпоху строительства пирамид — актуальной в этом смысле — самой близкой к Северному полюсу Мира — была альфа Дракона — звезда по имени “Тубан”.

Разумеется, никакого Дракона тогда на звездных картах не было

Как мы теперь можем понимать, Северный полюс мира медленно дрейфует по звездной карте, перемещаясь от звезды к звезде, и делая полный круг за 26 тысяч лет. Сейчас он сближается с Полярной звездой, и ближе всего подойдет к ней в 2102 году — через 80 лет. Минимальное расстояние Полярной от Северного полюса мира составит 27 угловых минут — чуть меньше лунного диска. Сейчас же это почти градус.

С течением времени Полярная звезда перестанет быть “полярной” и уступит место гамме Цефея — через две тысячи лет. А еще 10 000 лет спустя “полярной” звездой для жителей северного полушария Земли станет ослепительная красавица Вега — альфа созвездия Лиры.

Что еще интересного можно сказать о Полярной звезде?

Эта звезда, как уже здесь упоминалось, возглавляет собой небольшое созвездие — Малую медведицу — являясь в нем альфой и самой яркой звездой. Справедливости ради надо сказать, что бета Малой медведицы — уже знакомый нам Кохаб — лишь на несколько сотых долей звездной величины слабее Полярной, и для глаза разницы не будет.

Яркость Полярной звезды сравнима с блеском звезд ковша Большой медведицы, с помощью которых обычно и находят Полярную. Если продлить отрезок, соединяющий крайние звезды ковша, пять раз, мы увидим не очень яркую звезду — всего лишь 2-й звездной величины — и это как раз будет Полярная.

Для большинства людей она ничем не выделяется на небе кроме своего положения. Астрономы, конечно нашли у этой звезды ряд особенностей и уникальных свойств.

Полярная — кратная звезда. В любительский телескоп можно (хотя и сложно) увидеть слабую (8-й звездной величины) звездочку спутник — Polaris B. Гораздо ближе к главной звезде расположен еще один компонент этой системы — Polaris Ab — он доступен лишь телескопу имени Хаббла, или сравнимому с ним по зоркости. На некотором отдалении от этой “троицы” медленно плывут рядом в том же направлении еще две звезды. Астрономы не определились до сих пор с их статусом — связаны ли эти звезды с Полярной в единую устойчивую систему, или это участники нестабильного рассеянного мини-скопления, которое со временем разлетится.

Вокруг Полярной звезды астрономы выделили некоторое количество звезд постоянной светимости — Северный полярный ряд — это звезды фотометрического стандарта. Их постоянная высота над горизонтом позволяет служить опорой для определения блеска других звезд, так как степень поглощения их света атмосферой одна и та же, если небо ясное и прозрачное, ведь высота над горизонтом не меняется.

Было время, когда Полярная входила в их число и служила образцом стабильной звезды.

Сейчас известно, что Полярная пульсирует меняя свою яркость по тому же закону, что и большинство цефеид — переменных звезд типа дельты Цефея. Но у Полярной обнаружилась странность, делающая её уникальной цефеидой. Во-первых амплитуда изменения блеска у Полярной очень небольшая — сотые доли звездной величины — поэтому её и считали стабильной, когда не было точных фотометров. Плюс к этому, и так незначительная, апмлитуда изменение блеска Полярной звезды за время её изучения уменьшилась в 4 раза, а общая яркость звезды возросла — за прошедшее столетие Полярная звезда стала ярче примерно за 0.2m, что для астрономии немало.

К чему приведет такая — происходящая на наших глазах — эволюция Полярной звезды, пока неизвестно.

Расстояние до Полярной звезды велико. По разным оценкам оно составляет от 300 до 500 световых лет (по последним данным 447 световых лет, и оно сокращается). Большой разброс связан с тем, что точно измерить расстояние методом параллакса для столь далеких светил не представляется возможным. Но в любом случае Полярная в разы дальше звезд ковша Большой медведицы, с которыми визуально она одной яркости. А значит её реальная светимость существенно выше, чем светимость звезд ковша.

Полярная звезда относится в классу сверхгигантов. Имеет бело-желтый оттенок — в чем-то близкий к солнечному, но по светимости превосходит Солнце в полторы тысячи раз, а по массе — вшестеро.

Такие звезды не живут очень долго, и через несколько миллионов лет Полярная вспыхнет сверхновой. Но до того времени у неё есть шанс еще несколько раз вновь стать путеводной звездой для жителей планеты Земля.

В завершении статьи музыкальный бонус — для тех, кто осилил весь текст. Пьеса, посвященная нимфе Каллисто, упомянутой в статье, чья собака несет в своем хвосте столь важную для нас Полярную звезду.

Композиция «Нимфа Каллисто» присутствует в моем альбоме «Звездный мост».

Источник

Ориентирование по Полярной звезде

Ориентирование по Полярной звезде является наиболее известным способом ориентирования в северном полушарии Земли. Сама Полярная звезда является поляриссимой, то есть из всех видимых невооруженным глазом звезд располагается ближе всего к оси вращения Земли, а ее видимое положение в течение ночи меняется незначительно по сравнению с другими небесными телами.

За счет расположения возле оси вращения Земли Полярная звезда всегда находится в направлении на север и достаточно точно «указывает» на него, поэтому ориентирование по ней остается одним из лучших способов, когда под рукой нет специальных приборов, таких, как компас или GPS.

Кроме того, в отличие от магнитного компаса, работа которого связана с магнитными полюсами Земли, по Полярной звезде можно определить направление именно на северный географический полюс. Магнитный компас указывает на магнитный полюс, находящийся примерно в 500 км от полюса географического, и потому его показания менее точны, чем направление на север, определяемое по Полярной звезде.

Кроме того, Полярная звезда в течение суток «отклоняется» от направления на географический север примерно на ±45 угловых минут. Такая погрешность вполне приемлема для выполнения задач, связанных с ориентированием.

Тем не менее, ориентирование по звездам (в том числе и по Полярной) чаще всего рассматривается в качестве аварийного варианта, когда приборы навигации вышли из строя или были утеряны.

Как определить стороны горизонта по Полярной звезде?

Если стать лицом к Полярной звезде, то впереди будет север, за спиной — юг, справа — восток, а слева — запад. Таким способом получается определить стороны горизонта с точностью, достаточной для большинства целей туристов и путешественников.

На картинке показана схема такого ориентирования:

Для движения в нужном направлении нет необходимости постоянно сверяться с Полярной звездой. В лунную светлую ночь для этого достаточно один раз сориентироваться по ней, определить нужное направление движения, найти заметный ориентир (высокое дерево, вершину горы) в этом направлении, и впоследствии двигаться на него. Достигнув ориентира, нужно стать за ним, снова сориентироваться по Полярной звезде, выбрать новый ориентир, соответствующий заданному направлению, и двигаться на него. Чем дальше от путешественника будут находиться ориентиры, тем точнее будет выдержано направление движения.

Преимущество такого способа заключается в том, что ориентир поможет двигаться в нужном направлении, даже если Полярная звезда на небе закрывается облаками и ветвями деревьев, либо теряется в тумане.

Кроме сторон света по Полярной звезде можно определить широту той местности, в которой находится наблюдатель. Для этого достаточно вычислить угловую высоту Полярной звезды над уровнем горизонта — количество градусов будет соответствовать северной широте.

Обычно для определения широты местности по высоте Полярной звезды используют секстант, однако с этим справляются и некоторые компасы. Тем не менее, если под рукой не оказалось, ни того, ни другого, можно воспользоваться транспортиром с отвесом. Кратко этот способ можно описать так: к центру транспортира привязывается нитка или леска, на другом конце которой висит небольшой груз. Транспортир подносится к глазу, переворачивается шкалой вниз и наклоняется до тех пор, пока Полярная звезда не окажется на прямой, проходящей через линейку транспортира и глаз. В этот момент нитка указывает на шкале транспортира угол α. Высота Полярной звезды над горизонтом будет равна 90°–α.

Нужно понимать, что определение широты, проведенное таким образом, будет менее точным по сравнению с измерениями, проведенными секстантом.

Наиболее точно данный метод работает в океане или море, но и здесь ошибка составит чуть более 80 км, что связано с некоторым удалением Полярной звезды от точки северного полюса. Такой способ малопригоден для пеших туристов, но полезен для моряков или летчиков, потерпевших аварию: вместе с определением долготы он поможет вычислить квадрат своего местонахождения.

Как найти Полярную звезду на небе?

Для нахождения Полярной звезды чаще всего пользуются двумя созвездиями — Большой Медведицы и Кассиопеи — хорошо заметными на ночном небе. Однако бывают ситуации, когда ни одно из них не видно на небосводе (например, закрывают деревья в лесу или облака). В этом случае можно воспользоваться созвездиями Лебедя и Ориона, который появляется над горизонтом в южной части неба в холодное время года. Кратко схемы поиска звезды можно описать так:

Необходимость использования этих созвездий связана с тем, что сама по себе Полярная звезда не сильно отличается по яркости от большинства других небесных тел и найти ее без вспомогательных созвездий бывает проблематично.

Ориентирование по Полярной звезде и карте

Когда Полярная звезда была найдена, по ней можно сориентировать карту. Для этого карта располагается на горизонтальной поверхности так, чтобы ее верхняя рамка (северная часть карты) была направлена строго на Полярную звезду. После этого по карте производятся все необходимые расчеты и ориентирование на местности.

Так, например, можно по силуэтам вершин гор или направлению зарева от далеких городов приблизительно определить свое положение на карте, а значит и на местности.

Если точно определить свое местоположение не получается и местность бедна на ориентиры, тогда находят так называемый аварийный азимут. Другими словами, с помощью транспортира находят по карте азимут на какой-нибудь линейный (например, трасса, железная дорога, река) или площадной (например, большое озеро, водохранилище, лесная поляна) ориентир, мимо которого невозможно было бы промахнуться при движении по этому азимуту. Добравшись до этого ориентира, снова сверяются с картой, пытаются по окружающим ориентирам более точно определить свое местоположение и принимают решение о дальнейшем направлении движения. Обычно этого достаточно, чтобы точно найти свое местоположение и выбраться к людям (по трассе, железной дороге и реке чаще всего можно выйти к населенным пунктам или встретить людей по пути), если в этом есть необходимость.

Описанные методы ориентирования по Полярной звезде хорошо работают в средних и низких северных широтах, но в высоких широтах северного полушария, где Полярная звезда находится почти строго над головой в центре небесной сферы, определение сторон света представляет некоторую сложность. На Северном полюсе звезда всегда находится практически в зените и практически не показывает никакого направления.

В литературе не удалось найти способа, которым можно было бы сориентироваться по Полярной звезде далеко на Севере, поэтому пришлось придумывать свой. Для его реализации через иголку продевается нитка, конец которой зажимается большим и указательным пальцами — получается отвес. Глаза защищаются очками. Рука с ниткой поднимается над головой так, чтобы глаз, нитка и иголка были на одной прямой. С какой стороны от нитки с иголкой в этот момент будет находится Полярная звезда, с той стороны и будет север.

Если дует ветер, отвес нужно укрыть от него рукой или другим ветрозаслоном.

Ошибка данного метода будет тем выше, чем ближе к северному полюсу будет находиться наблюдатель, и при прочих идеальных условиях (отсутствие ветра, точное нахождение глаза, нитки и иголки на одной прямой) метод перестанет работать на широте 89°16′.

Важно также помнить, что чаще всего ориентироваться приходится путешественникам и туристам, которые в высоких широтах бывают в основном в период полярного лета. В это время практически всегда светло и звезды (в том числе Полярная) на небе не видны. В этот сезон здесь практичнее использовать другие способы ориентирования.

Несколько полезных моментов

По Полярной звезде можно определить поправку магнитного компаса, необходимую для точности выбора направления движения и решения других задач. Для этого определяют, насколько направление северного конца магнитной стрелки компаса отличается от направления на Полярную звезду, а затем эту поправку учитывают при ориентировании карты.

Также важно отметить, что Полярной звездой именуется именно поляриссима (видимая звезда, находящаяся ближе всего к оси вращения Земли) в северном полушарии. В южном полушарии также имеется поляриссима, которую изредка называют Южной звездой, но она не такая яркая, как Полярная, и слабо видна на ночном небе, из-за чего намного реже используется для ориентирования.

Интересно и то, что в роли Полярной звезды не всегда выступала нынешняя альфа созвездия Малой Медведицы. Дело в том, что из-за прецессии земной оси звезды постепенно меняют свое положение относительно северного полюса. Так, например, в период с 1500 года до н.э. по 1 год н.э. Полярной звездой была β этого созвездия, а после 4100 года поляриссимой в северном полушарии будет гамма Цефея в то время, как альфа Малой Медведицы сместится на угол более 11 градусов от северного полюса Земли. Как видим, процесс смены Полярной звезды происходит очень медленно и для человека в течение его жизни практически не играет никакого значения.

Источник

Полярная звезда наш верный ориентир

Полярная звезда в созвездии Малая Медведица (α UMI, α Малой Медведицы), является самой яркой звездой в созвездии, ее также называют иногда путеводной, из-за того, что всегда указывает север. Она расположена очень близко к северному небесному полюсу мира, что делает его нынешней северной Полярной звездой.

Общее описание

Полярная звезда больше Солнца и содержит главное светило α Umi Аа и два небольших спутника, α Umi B и α Umi Ab, а также два удаленных компонента α Umi С и α Umi D. Звезда α UMi B была обнаружена в 1780 году астрономом Уильямом Гершелем. Созвездие, в которое она входит, называется Малая Медведица, и весьма популярна у любителей астрономии. Являясь одним из самых заметных астеризмов, наряду с Большой Медведицей, поясом Ориона и Кассиопеей.

Звезды Малой медведицы. Круг — суточная окружность, которую описывает Полярная вокруг Северного полюса мира.

Созвездие Малая Медведица детям очень нравится, не только из-за возможности узнать звездное небо, но и из-за замечательных легенд Греческой мифологии связанных с ними. И поэтому ответ на вопрос, в каком созвездии находится Полярная звезда, знают почти все малыши. И еще, она для Северного наблюдателя, зимой висит практически над головой. А на северном полюсе видна в зените. Однако, в телескоп звезда не блещет красотой, рядом с ней нет красивых туманностей и галактик, но на карте звездного неба она всегда помогает ориентироваться.

Точное расстояние до Земли

Одной из горячих тем является определение расстояния до нее, ведь до сих пор мы точно не знаем, насколько удалена Полярная звезда от Земли. По последним данным, расстояние до Полярной, примерно 434 световых года или 133 парсек. Но некоторые ученые предполагают, что она может быть на 30% ближе к нам. Альфа Малой медведицы ближайшей переменной цефеидой к Земле, так что ее физические параметры имеют решающее значение для астрономической шкалы расстояний.

Строение звездной системы Полярной

Альфы альфы Малой Медведицы, снимок телескопа Хаббл

α UMi Аа или Полярная звезда, известна тем, что в 4,5 раза больше Солнца по массе и имеет спектральный класс F7, что относит ее к сверхгигантам (Ib). Это первая классическая цефеида, у которой была возможность измерить массу напрямую, благодаря наличию спутников.

Два меньших спутника: α Umi B, весит 1,39 массы Солнца и имеет спектральный класс F3, находятся на расстоянии 2400 а.е., а α Umi Ab, очень близкая звезда класса F6 главная последовательности с радиусом орбиты 18,8 AU и весом 1,26 солнечных масс. Есть также два дальних компоненты α Umi С и α Umi D, но они физически не связанны с Полярной.

Система Полярной звезды, рисунок

Полярную B (α UMi B) можно увидеть даже в скромный телескоп. Оказалось, что ее наблюдал Уильям Гершель в 1780 году с помощью одного из самых мощных телескопов в то время — телескопа-рефлектор собственной постройки. В 1929 году было обнаружено, путем изучения спектра, что Полярная А это очень тесная двойная, содержащая слабое светило (α Umi Ab). В январе 2006 года НАСА предоставило изображения с телескопа Хаббла, непосредственно показывающих всех трех членов тройной системы. Ближайшая к Полярной звезда находится в 18,5 а.е. (2,8 млрд км) от нее и это объясняет почему свет меньшего спутника мы увидели только в 2006 году.

Описание

Туманность вокруг Полярной снятая на длинной выдержке

Физические характеристики ее весьма заурядны для сверхгиганта. В небольшой телескоп и даже бинокль звезда показывает свой желтоватый цвет, это может некоторых удивить, ведь все привыкли думать, что она белая. Она всего лишь немного горячее нашего Солнца: температура ее поверхности колеблется около 6000 К. Однако на этом сходство заканчивается.

Как и множество других солнц, которые мы видим на небе невооруженным глазом, Полярная звезда ярче Солнца, если бы мы их смогли наблюдать с одинакового расстояния. Исследования ее спектра показали, что она принадлежит к классу сверхгигантов. Ее диаметр в 23 раза больше чем у нашего Солнца, а светимость больше в 2500 раз! Даже Сириус ей проигрывает в сухую.

Материалы по теме

Созвездие Малая Медведица

Однако тут кроется подвох, из-за того, что астрономы достоверно не могут вычислить расстояние до альфы Малой Медведицы, оценки яркости и температуры могут варьировать.

Жизнь сверхгиганта

По меркам Солнца, она довольно непродолжительна и наступает сразу после исчерпания водорода в ее ядре. Сверхгиганты – почти всегда старые и сильно проэволюционировавшие объекты. Это не значит, что они старые по возрасту, это относится к их жизненному циклу, который в отличие от Солнца, уже подходит к концу.

Сегодня мы можем предположить, что в своем прошлом Полярная звезда в галактике Млечный путь была довольно ярким голубым светилом, спектрального класса Β. Ее масса примерно в 5 раз, а ее радиус в 3,5 раза больше Солнечного. Температура ее поверхности была около 18000 К, что в три раза больше Солнечной. Но это было в прошлом, а сейчас ее физические параметры совсем другие (см.выше).

Переменная звезда

Полярная это сверхгигант основным компонентом, которой является классическая переменная – цефеида. Поскольку цефеиды являются важным стандартом для определения расстояния, аkmaf Малой Медведицы, как ближайшая цефеида, в значительной степени изучена и проанализирована многими поколениями астрономов. Изменчивость ее подозревали с 1852 года, впоследствии это изменение было подтверждено Эйнаром Герцшпрунгом в 1911 году.

Измерения ее блеска и амплитуды

Уменьшение амплитуды 4-дневного блеска на протяжении более 100 лет

Узнать амплитуду и период вариаций смогли с момента открытия. До 1963 года амплитуда изменения блеска была более 0,1 звездной величины и уменьшалась постепенно. После 1966 года она снизился очень быстро, пока не стало менее 0,05 звездной величины и с тех пор меняется хаотично вблизи этого диапазона. По измерениям период изменения блеска — около 3,97 дней и в настоящее время растет. Период увеличивался довольно устойчиво по 4 секунд в год до 1963 года. Затем он оставался неизменным в течение 3-х лет, и начал расти лишь в 1966 году. Текущие измерения показывают последовательное повышение на 3,2 секунды в год.

Исследования показывают, что сегодня Полярная звезда на небосводе в 2,5 раза ярче, чем когда Птолемей наблюдал ее.

Цефеиды

Положение на диаграмме Герцшпрунга-Рессела

Астрономы знают множество таких светил как Полярная звезда, на звездном небе она не уникальна по своим физическим характеристикам. Ученые даже выделили подобные светила в отдельный класс цефеиды (они были названы в честь прототипа звезды δ Цефея). Все Цефеиды несмотря на то, что имеют схожие пульсации, не похожи друг на друга, в отличие от нейтронных звезд, которые почти все на “одно лицо”. Цефеиды имеют разные размеры, массы, различаются по температуре и у всех них разные периоды пульсаций и амплитуды. Несмотря на это всех цефеид объединяет одна любопытная зависимость: их светимость зависит от периодов их пульсаций и чем больше светимость, тем больше период пульсаций.

Как астрономы используют цефеиды

В свое время эта зависимость яркости и периодов пульсаций сыграла очень важную роль, так как впервые позволило достоверно определить расстояние не только до самих Цефеид, но и до других галактик. Всего насчитывается около 40 цефеид, которые считаются классическими и видны невооруженным глазом. Чем отличается Полярная звезда от других, спросите вы? Помимо того, что она показывает север, она еще самая близкая и яркая к нам цефеида. В связи с тем, что эти переменные звезды используются в качестве своеобразных астрономических “линеек” ученые очень подробно и скрупулезно исследуют их переменность.

Происхождение имени

Почему Полярная звезда так называется? Из-за своей важности в астронавигации, ведь полюс мира отстоит от нее на 0,7 градуса, также она известна своими многочисленными именами. Одно из древних ее названий — Cynosura, от греческого «хвост собаки».

Роль как Полярной звезды

Какое направление показывает Полярная звезда? Поскольку α Umi лежит почти на прямой линии с осью вращения Земли, она указывает на Северный полюс мира. α Umi, расположение на небе ее почти неподвижно и все звезды в Северном полушарии вращаются вокруг нее. Однако меняет ли она визуально свое положение? Да, но с течением очень длительного времени, порядка сотен лет. Поэтому мы имеем такую ситуацию, когда ось Земли и Полярная находятся на одной линии и это широко используется в навигации и для астрометрии.

Ее перемещение по небосклону

Подобное фото можно снять путем плавного увеличения зума объектива на протяжении нескольких часов выдержки.

Давайте рассмотрим, как двигается альфа Малой Медведицы звезда по небу. Ее перемещение в будущем связано с прецессией Земной оси. Воображаемая ось полюса мира отойдет от α Umi после 21-го века, и следующей Полярной станет Гамма Цефея примерно в 41-й веке. Около 2500 лет до н.э. полюс мира был близок к звезде Тубан (α Дракона), а во время античности к Кохаб (β Малой Медведицы). Греческий навигатор Пифей в ок. 320 до н.э. описал небесный полюс, как место, лишенное светил. Тем не менее, в качестве одной из ярких звезд, близких к небесному полюсу, была использована альфа Малой Медведицы, по крайней мере, начиная с периода позднего средневековья.

В настоящее время она находится всего в 0,7 градусах от полюса мира (это соответствует расстоянию 1,4 Лунных диска) и, следовательно, она вращается вокруг полюса в малом круге диаметром 1,5 градуса.

Галерея звездных треков вокруг Северного полюса Мира

Для просмотра в полноэкранном режиме нажмите на кнопку справа вверху.

Расстояние

Многие недавние работы, посвященные вычислению расстояния, показывают, альфа Малой Медведицы находится на расстоянии 434 световых года (133 парсек), эти данные согласуются с измерениями параллакса от астрометрического спутника Гиппарх (Hipparcos). Старые оценки расстояний часто были немного меньше, а недавние исследования на основе высокоточного спектрального анализа предполагают, что она находится на 100 световых лет ближе к нам, чем считалось ранее. Полярная является ближайшей переменной — цефеидой и ее физические параметры имеют решающее значение для всей астрономической шкалы расстояний. Кроме того, это единственная цефеида у которой стало возможно измерить массу, благодаря звездам-компаньонам.

Измерения выполненные Гиппархом

Космический аппарат Гиппарх, используя метод измерения звездного параллакса (угловое смещение объекта за год) с 1989 по 1993 год произвел замеры у миллионов светил с точностью до 0,97 угловых миллисекунд (970 микросекунд), и получил точные данные по расстояниям до множества звезд и векторам их движений.

Материалы по теме

Карта звездного неба

Несмотря на преимущества астрометрии, выполненной Гиппархом, неопределенность в данных уже отмечалась, и некоторые исследования ставят под сомнение достоверность измерения Гиппарха.

Следующим важным шагом в высокоточном измерении параллакса будет запуск и сбор данных космическим аппаратом Гайя, который был запущен ​​в 2013 году и предназначен для измерения звездных расстояний с точностью до 20 микросекунд дуги с 10% погрешностью для 8000 далеких звезд. Гайя не сможет проводить измерения ярких солнц, таких как альфа Малой Медведицы, но ее исследования помогут с уточнением положения других звезд, которые также служат в качестве “мерил” расстояний. Также в исследовании принимали участие и радиотелескопы, которые были использованы для получения точных измерений параллакса на больших расстояниях. Правда они требуют компактный радиоисточник, находящийся в тесной связи со звездой, которая обычно встречается довольно редко.

Таблица расстояний до альфы Малой Медведицы

ГодРасстояниеИсточник1991433 световых годаСпутник Гиппарх2006330 световых летТернер2008359 световых летУсенко и Клочкова2012323 световых годаТернер и др.

Полярные на других планетах

Как узнать, будет ориентиром на Марсе альфа Малой Медведицы или нет? Полярные звезды для других планет определяются также как и на Земле: они должны быть ярче 6-й звездной величины, т. е. быть видны невооруженным глазом при идеальных условиях. Их положение должно почти полностью совпадают с проекцией оси вращения планеты на небесную сферу. Различные планеты имеют различные полюса, потому что их оси вращения ориентированы по-разному.

Альфа Живописца является южной Полярной у Меркурия, а Омикрон Дракона – северной.

42 Дракона является ближайшей к северному полюсу Венеры. Эта Золотой Рыбы является самой близкой к южному полюсу.

Полярная звезда на Луне это Дельта Золотой Рыбы, которая находится у оси вращения южного полюса нашего спутника.

Каппа Парусов недотянула пару градусов до Южного полюса Марса. А два светила из астеризма «Северный крест» (созвездие Лебедь), Садр и Денеб находятся вблизи Северного полюса Марса. Так что Землянам повезло больше.

Дельта Октанта является Полярной на Южном полюсе Сатурна.

Эта Змееносца указывает на северный полюс Урана, а 15 Ориона на южный.

Северный полюс Нептуна располагается на полпути между гамма и дельта Лебедя. Его южный полюс занят звездой Гамма Парусов.

Южная Полярная звезда

Созвездие Южный Крест

Полярная звезда на Южном полюсе, в настоящее время, фактически отсутствует. Нет никакой, даже тусклой звездочки, которая находилась бы на оси Южного полюса. Ближайшим светилом к Южному полюсу является Сигма Октанта – видимая невооруженным глазом звезда 5,45 звездной величины. Она едва различима на ясную ночь, что делает его непригодной для использования в навигационных целях. Сигма Октанта это желтый гигант, находящийся в 275 световых годах от Земли. Его угловое расстояние от полюса составляет около 1 ° (по состоянию на 2000 год). Созвездие Южный Крест используется как приблизительный ориентир, указывая туда, где расположен южный полюс. Так что можно сказать что, Южный крест Полярная звезда южных стран. Несмотря на то, что альфа Малой Медведицы не видна в Южном полушарии, на экваторе одновременно можно увидеть и Полярную и Южный Крест. Конечно, она в разных широтах видна по-разному, чем ближе к экватору. Тем она ниже над горизонтом, а чем ближе к Северному полюсу, тем выше надо головой. На Северном полюсе так вообще, альфа Малой Медведицы видна в зените!

Влияние осевой прецессии

Прецессия Южного полюса мира

Хотя на южном полюсе небесной сферы в настоящее время отсутствует яркая звезда, медленные изменения положения оси вращения (из-за последствий прецессии) сделают другие светила южными Полярными.

Небесный южный полюс движется в сторону созвездия Южного Креста, которое указывает на южный полюс в течение последних 2000 лет. Как следствие, созвездие больше не видно из субтропических северных широт, как это было во время жизни древних греков.

На протяжении тысячелетий множество звезд становились полярными. Около 2000 лет до н.э., Eta Гидры была ближайшей яркой звездой в Южном полюсе. В 2800 году до н.э., Ахернар (Альфа Эридана) был всего в 8 градусах от южного полюса.

В течение ближайших 7500 лет, к воображаемой оси Южного полюса близко подойдут звезды Гамма Хамелеона (произойдет это ок. 4200 г. н.э.), I Киля, Омега Киля (5800 г. н.э.), Эпсилон Киля, Йота Киля (8100 г. н.э.) и Дельта Парусов (9200 н.э.). С 8000 по 9000 года Южный полюс пройдет через созвездие Парусов. В 14000 году н.э. Капопус (Альфа Киля) будет находиться в 8 градусов от Южного.

Ее координаты

Полярная на флаге Аляски

Как ориентироваться по Полярной

Как найти Полярную звезду

Альфу Малой Медведицы можно даже увидеть немного к югу от экватора (из-за атмосферной рефракции). Но на юге, она не может быть использована для навигации. Если вы хотите знать, где она находится, то распространенная практика ее нахождения, заключается в проведении воображаемой линии от двух крайних звезд ковша Большой Медведицы.

Расстояние между звездами, указывающими на Полярную почти в пять раз больше, чем расстояние между звездами “ковша”. Так что, несмотря на то, что она не изменяет положения в течение суток найти ее совсем не сложно.

Направление на Север

Звездная ночь над Роной — Винсент Ван Гог

Так как альфа Малой Медведицы, всегда указывает на север, найти другие стороны горизонта после ее обнаружения очень просто. Просто проведите от нее линию, перпендикулярную к поверхности (горизонту). Точка пересечения этой воображаемой линии с горизонтом будет указывать точно на север, вы удивитесь, что этот метод гораздо точнее, чем компас! Чтобы найти другие стороны света вам необходимо помнить, что: юг располагается в противоположной стороне, восток справа от места пересечения воображаемой линии с горизонтом, а запад — слева. Поэтому столь простой метод определения сторон света весьма удобен, жаль только ночью, запомните, куда показывает ориентир Полярная звезда, там и север и вы никогда не заблудитесь!

Как определить широту

Еще одна важная и интересная особенность Полярной это ее высота над горизонтом. Из-за близости к полюсу мира наша героиня практически неподвижна для данного места. Но ее высота над горизонтом может варьировать в зависимости от места вашего пребывания! Так, вот, если вы находитесь точно на Северном полюсе, вы увидите ее почти точно в зените, а если на экваторе (фактически на воображаемом «боку» нашей планеты), то Полярная почти точно находится на горизонте. Поэтому, высота ее над горизонтом помогает определять широту вашего местоположения. Мореплаватели прошлого, чтобы узнать, как далеко они проплыли к северу или югу измеряли каждую ночь угол между Полярной и горизонтом по направлению на север.

История Полярных звезд

Прецессия Северного полюса мира

Полярная звезда исторически использовалась для навигации с поздней античности, как способ найти направление на север и определить широту.

В связи с прецессией равноденствия (а также собственными движениями звезд), роль Полярной переходит от одной звезды к другой.

Во время 1-го тысячелетия до нашей эры, β Малой Медведицы была самой яркой звездой, находящейся ближе всего к небесному полюсу, но она никогда не была достаточно близко, чтобы стать Полярной и служить в качестве маркировки полюса.

Греческий навигатор Пифей уже в 320 до н.э. описал небесный полюс, как лишенный звезд.

В римскую эпоху полюс мира был примерно одинаково удален от α Малой Медведицы (Cynosura) и β Малой Медведицы (Kochab).

Про Альфу Малой Медведицы ученые древности писали, что она всегда видна, в 5 веке, когда она была удалена от небесного полюса примерно на 8 градусов.

Малая Медвидица. Рисунок из атласа созвездий Яна Гевелия

Название Полярная звезда было закреплено за α Малой Медведицы, по крайней мере, с 16-го века, хотя в то время она была в нескольких градусах от небесного полюса. Реньер Фризиус определил это расстояние как 3 градуса и 7 угловых минут в 1547 году.

Материалы по теме

Вращение Земли вокруг нашего светила

Гамма Цефея (также известная как Альраи, расположена в 45 световых годах от Земли), она станет ближайшей к северному небесному полюсу, примерно, в 3000 году нашей эры.

Йота Цефея станет Полярной спустя некоторое время, примерно, в 5200 году нашей эры.

Впервые Альфа Лебедя Денеб будет в пределах 5 градусов от Северного полюса в 10 000 году нашей эры.

Альфа Лиры или Вега как Полярная станет примерно в 14000 году н.э. и будет находиться всего в 4 градусов от Северного полюса.

α Малой Медведицы снова станет Полярной в 27800 году нашей эры, в связи с собственным движением оно будет находиться дальше от полюса, чем сейчас, а в 23 600 году до н.э. она была ближе к полюсу чем сейчас.

α Малой Медведицы в древней мифологии

В древней Греции навигаторы называли Полярную звезду Kynosoura — Киносура, это означало «Хвост Собаки». Позже, данное имя вошло в обиход у англичан как Полярная звезда, что в вольном переводе значит «Объект, которому уделяют внимание и восхищение»

Бытует весьма любопытная гипотеза о происхождении имени Киносура. Если верить Аллену и другим ученым, которые исследовали звездные имена, так в древности называлось созвездие Малой Медведицы.

Легенды

По одной из версий мифа о рождении Зевса, младенца-бога в пещере кормили некоторое время две медведицы — Киносура и Гелика, они позже были отправлены на небо в знак благодарности Зевсом. Киносура стала Малой Медведицей, Гелика – Большой. Чуть позже это название прижилось только к Полярной звезде. Поэтому к этой легенде возникает вопрос: откуда у медведицы появилось такое имя?

Часто задаваемые вопросы

Комета C/2011 L4 Panstarrs и Полярная звезда

Несмотря на то, что Полярная звезда в Малой Медведице описана очень подробно, у некоторых читателей могут возникнуть вопросы, где она находится и как по ней ориентироваться или в состав какого созвездия входит, мы постараемся ответить на самые распространённые из них.

Ночное небо Марса, снимок марсохода Curiosity

Источник