Азбука звездного неба. Часть 1

Данлоп Сторм

Время наблюдений

Астрономы ведут наблюдения не только ночью. Наряду с изучением Солнца в ряде случаев важно проводить дневные наблюдения Венеры, всегда контраст между ее яркостью и яркостью неба меньше, что облегчает выделение слабых деталей на поверхности планеты. При некоторых астрономических исследованиях, например при поиске комет или новых звезд, наблюдения целесообразно проводить непосредственно после захода или перед восходом Солнца.

Рис. 4. Искривление луча света, вызванное рефракцией в атмосфере, как бы приподнимает все астрономические объекты над горизонтом. Солнце и Луна кажутся сплюснутыми у горизонта также вследствие рефракции.

Моменты восхода и захода Солнца зависят

от местоположения наблюдателя, и их точное определение представляет довольно сложную задачу. Следует отметить, что из-за рефракции создается впечатление, что Солнце появляется над горизонтом, хотя в действительности оно находится ниже горизонта примерно на 35' (что сравнимо с угловым диаметром Солнца). В газетах и календарях обычно время захода и продолжительность вечерних сумерек указывается по концу гражданских сумерек, который соответствует времени опускания Солнца за горизонт на 6°. Аналогично определяется время восхода и продолжительность утренних сумерек. Сведения о гражданских сумерках, хотя и полезны, нужны только небольшому числу наблюдателей. Для астрономов важнее знать продолжительность астрономических сумерек. Вечерние астрономические сумерки оканчиваются с наступлением полной темноты, когда на небе появляются очень слабые звезды, а утренние астрономические сумерки начинаются с первыми признаками рассвета, когда Солнце находится на 18° ниже горизонта. Продолжительность сумерек превышает 70 мин и зависит от географической широты места наблюдения. На широтах севернее 48,5° с. ш. и южнее 48,5° ю. ш. астрономические сумерки в летние месяцы продолжаются всю ночь. Подробную информацию о продолжительности астрономических сумерек на интересующей вас широте в любой день года вы можете найти в астрономическом календаре. Несмотря на большую продолжительность сумерек, наблюдатели в высоких широтах имеют ряд преимуществ, так как летом они могут видеть серебристые облака (с. 128), а зимой — полярные сияния (с. 126). Наблюдатели вблизи экватора сталкиваются с трудностями при исследовании объектов, расположенных на небе недалекe от Солнца, так как те быстро заходят вместе с ним.

Рис. 5. Закат Солнца. Лишь спустя более часа после захода Солнца небо становиться совершенно тёмным, и тогда можно увидеть самые слабые астрономические объекты.

Значительную помеху при многих видах наблюдений представляет свет Луны. Рассеяние его атмосферой увеличивает яркость окружающего неба, что снижает контраст между ним и слабым светом объектов, подобным галактикам. Например, некоторые метеорные потоки практически ненаблюдаемы в те годы, когда они приходятся на время полнолуния. Поэтому астрономы-любители, не особенно интересующиеся исследованиями Луны, могут провести ряд ценных наблюдений во время полных лунных затмений.

Рис. 6. В районе экватора (вверху) Солнце садится почти перпендикулярно горизонту и астрономические сумерки наступают каждую ночь. Вблизи полюсов (внизу: Северное полушарие) в летние месяцы астрономические сумерки не наступают.

Рис. 7. Луна в возрасте 8 суток. Свет Луны может оказаться серьёзной помехой при наблюдении слабых небесных объектов; эти объекты лучше всего наблюдать на протяжении нескольких дней до и после новолуния.

Рис. 8. На экваторе (вверху) объект А, расположенный на небе близко к Солнцу, к моменту наступления астрономических сумерек виден значительно ниже горизонта. В высоких северных широтах (внизу) тот же объект можно наблюдать в течение длительного времени после захода Солнца.

Наблюдения внешних планет (планет, находящихся за орбитой Земли), а также малых планет, или астероидов, лучше проводить, когда они находятся вблизи противостояния (с. 61) и в кульминации (с. 24) около полуночи. Во время противостояний планеты расположены ближе всего к Земле, поэтому их видимые размеры максимальны. Внутренние планеты, Меркурий и Венеру, лучше наблюдать в период элонгации (с. 62), когда видна половина их освещенной стороны. Конечно, наблюдения проводятся и в другое время, а при исследованиях некоторых небесных тел, в частности комет, вообще исключается возможность выбора лучшего периода наблюдений. Наиболее благоприятные условия для наблюдений звезд, звездных скоплений,

туманностей и галактик приходятся на периоды, близкие их верхней кульминации в полночь, когда они находятся выше всего над горизонтом.

Атмосфера и условия наблюдений

Из-за атмосферных условий не все ночи благоприятны для проведения наблюдений. Эти условия определяются в основном метеорологическими факторами и состоянием верхних слоев атмосферы, а также причинами местного характера: особенностями обсерватории, телескопа и самим наблюдателем. Шкала, характеризующая условия наблюдений, была построена известным наблюдателем планет Антониади. При сильной турбулентности в атмосфере возникают случайные неоднородности плотности, которые преломляют световые лучи, вызывая мерцания (сцинтилляции) звезд. При наблюдениях это проявляется в изменении яркости и дрожании изображений звезд, а изображения планет кажутся размытыми. У звезд, находящихся низко над горизонтом, когда в результате рефракции их свет наиболее заметно разлагается в спектр, сильно изменяется цвет. По-видимому, эти явления служат одной из причин многочисленных сообщений о наблюдениях так называемых неопознанных летающих объектов (НЛО). Случайные неоднородности в атмосфере заметнее проявляются при наблюдениях в телескоп: изображение звезд не стоит неподвижно, а случайным образом блуждает вокруг, перед фокусом и за ним. В таких случаях следует проявлять терпение, дожидаясь более благоприятных условий; если вам повезет, это может случиться несколько раз за ночь. Такие неблагоприятные условия часто возникают в холодные ночи, хотя воздух около поверхности Земли кажется спокойным. При очень плохих условиях фотографировать и проводить серьезные наблюдения неразумно.

Шкала видимости по Антониади

I - Идеальная видимость, без дрожания; изображение все время исключительно резкое.

II - Изображение резкое и неподвижное; наблюдается легкое волнение; временами на несколько секунд наступает полная неподвижность.

III - Средняя видимость; заметно дрожание воздуха, изображение почти неподвижно, слегка струится.

IV - Плохие условия видимости; изображение колеблется, заметно непрерывное мешающее наблюдению движение воздуха.

V - Очень плохие условия видимости; изображение сильно дрожит и струится, временами совсем расплываясь; затруднены даже простые зарисовки.

Аналогичным образом влияют на изображения звезд потоки воздуха, возникающие внутри рефлекторов некоторых типов, и турбулентные движения воздуха внутри обсерватории. Для устранения этих помех оборудование (особенно телескоп) следует охладить перед началом наблюдений до температуры окружающего воздуха.

< image l:href="#" />

Рис. 9. Объекты, расположенные низко над горизонтом, мерцают сильнее, чем те, которые находятся около зенита, поскольку их свет проходит более длинный путь через плотные, неустойчивые приземные слои атмосферы.

К уменьшению яркости небесных тел приводит поглощение света в атмосфере, которое иногда называют атмосферной экстинкцией. Оно максимально вблизи горизонта и уменьшается в направлении к зениту. Загрязнение атмосферы и пыль, особенно в окрестностях больших промышленных городов, еще сильнее ухудшают видимость. Поглощение часто осложняет наблюдения невооруженным глазом, наиболее сказываясь при оценке блеска переменных звезд и метеоров, находящихся низко над горизонтом. При таких условиях следует быть особенно внимательным. Не рекомендуется проводить наблюдения даже ярких звезд и планет, когда они находятся на высотах ниже 10° над горизонтом.

Рис. 10. При хороших условиях видимости (верхнее фото) можно видеть слабые объекты и различать мелкие детали, при плохих условиях (нижнее фото) многие мелкие детали теряются, а слабые объекты становятся невидимыми.

Большие водоемы, стабилизируя температуру и атмосферу, значительно улучшают условия наблюдения небесных тел. Небольшая влажность и даже легкая дымка создают благоприятные устойчивые условия. Хорошие условия для наблюдений возникают после небольшого дождя, очищающего воздух от пыли и загрязнений. Было замечено, что при наблюдениях в бинокли и телескопы часто благоприятен даже легкий туман. Многих наблюдателей раздражает облачность, однако надо иметь в виду, что в разрывах между облаками нередко возникают хорошие условия видимости. При планировании наблюдений следует учитывать, что кучевые облака, возникающие днем, к вечеру обычно рассеиваются, а слоистые облака, в частности связанные с областями пониженного давления, как правило, сохраняются на ночь. Иногда наиболее благоприятные условия наступают с прохождением холодных фронтов воздуха, даже если они несут заметную облачность.