Как появляются звезды на небе: «Как появляются звезды?» — Яндекс Кью

Как рождаются звезды | Публикации

Статьи журнала «Вокруг света»

Мы уже многое понимаем в механизмах развития природных объектов, но загадка рождения большинства из них до сих пор не решена. Биологи размышляют над возникновением новых видов и самой жизни, геологи спорят о генезисе нефти, минералов и самих планет, астрономы же бьются над происхождением звезд, галактик и самой Вселенной. Впрочем, кое-что проясняется — звезды приоткрывают тайны своего возникновения.

Известно, что в недрах звезд действуют природные термоядерные реакторы, синтезирующие из легких химических элементов более тяжелые. Например, из водорода образуется гелий, из гелия — углерод и т. д. Протекание этих реакций в недрах Солнца сегодня прямо регистрируется на Земле (а точнее — под землей) нейтринными детекторами. Установлено также, сколько времени живут звезды и как заканчивается их жизнь: чем массивнее звезда, тем ярче она светит и быстрее сжигает свое ядерное горючее. Если звезды типа Солнца живут около 10 миллиардов лет, то гиганты, которые в 10 раз массивнее, полностью сгорают всего за 25 миллионов лет. А вот карлики с массой в половину солнечной должны жить почти 100 миллиардов лет — много больше нынешнего возраста Вселенной.

В конце жизни звезда обычно сбрасывает с себя верхний слой вещества. Массивные светила делают это взрывным образом, становясь сверхновыми, а маломассивные — спокойно, окутывая себя медленно расширяющейся планетарной туманностью. Но в любом случае в конце эволюции от звезды остаются разлетающееся газовое облако и плотный компактный объект — белый карлик , нейтронная звезда или черная дыра .

Отдельные детали в этой картине могут измениться, но в целом ход жизни звезды надежно прослеживается, в том числе с помощью компьютерных моделей. «Дайте мне звезду, и я предскажу ее судьбу!» — может воскликнуть астроном. Легко сказать — «дайте!» Но как именно рождаются звезды? Понятно, что они формируются при сжатии облаков газа, заполняющих межзвездное пространство, однако подробности процессов, приводящих к рождению звезд разных типов, до сих пор во многом остаются загадочными.

В темном облаке

Вот как представляется сегодня процесс рождения звезды . В межзвездном облаке идет непрерывная борьба двух тенденций — сжатия и расширения. Сжатию облака способствуют его собственная гравитация и внешние силы (например, взрывы соседних звезд), а расширению — давление газа и магнитных полей внутри облака. Обычно эта борьба заканчивается победой сил сжатия. Дело в том, что звездный свет не проникает снаружи в непрозрачное облако и не нагревает его, а инфракрасное излучение молекул и пыли легко выходит из облака и уносит тепло. В результате этого «антипарникового» эффекта в наиболее плотной части облака температура опускается почти до –270°C, и давление газа падает настолько, что равновесие сил неминуемо нарушается, и эта область начинает безудержно сжиматься. Если масса сжимающегося газа невелика, то образуется одна звезда, а если газа много, то в ходе его сжатия и фрагментации рождается группа тел — звездное скопление.

Комплекс светлых и темных туманностей RCW 108, находящийся на расстоянии около 4000 световых лет в южном созвездии Жертвенник

В процессе формирования каждая звезда проходит через два характерных этапа — быстрого и медленного сжатия протозвезды. Быстрое сжатие — это практически свободное падение вещества протозвезды к ее центру. На этом этапе безраздельно царствует гравитация. И хотя при сжатии газ должен был бы нагреваться, его температура почти не меняется: избыток тепла уходит в виде инфракрасного излучения, для которого рыхлая протозвезда совершенно прозрачна. Так проходит около 100 тысяч лет, в ходе которых размер протозвезды сокращается в 100 тысяч раз, а плотность вещества возрастает в миллионы миллиардов раз — от почти полного вакуума до плотности комнатного воздуха.

И вот наступает момент, когда уплотнившаяся протозвезда становится непрозрачной для собственного инфракрасного излучения. Отвод тепла резко снижается, а продолжающееся сжатие газа приводит к его быстрому нагреву, давление возрастает и уравновешивает силу тяжести. Теперь протозвезда может сжиматься не быстрее, чем позволяет медленное охлаждение с поверхности. Эта фаза длится несколько десятков миллионов лет, но за это время размер будущей звезды уменьшается только раз в десять, а вещество сжимается примерно до плотности воды. Многих удивит, что средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (ровно как плотность воды в Мертвом море), а в центре она приближается к 100 г/см³ , но, несмотря на это, солнечное вещество все равно остается газом, точнее — плазмой. Когда температура в недрах протозвезды достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции: водород превращается в гелий с выделением тепла, которое компенсирует его потерю с поверхности. Сжатие прекращается — протозвезда стала звездой.

Нарисованная здесь картина — это, конечно, всего лишь голая схема. Вдохнуть в нее жизнь, уточнить детали могут лишь наблюдения за реально формирующимися звездами. Но изучать рождение звезд трудно уже хотя бы из-за того, что в нашу эпоху запасы межзвездного вещества в Галактике заметно истощились. Ведь они лишь частично восполняются тем, что выбрасывают в пространство умирающие звезды. Новые светила нынче рождаются редко. За год во всей нашей огромной Галактике появляется в среднем лишь несколько звезд. Большинство областей звездообразования находятся на значительном удалении от нас и с трудом поддаются изучению. К тому же формирование звезд происходит в глубине холодных и совершенно непрозрачных для света газопылевых облаков. На 98% эти облака состоят из водорода (в виде отдельных атомов и молекул h3) и гелия. Эти газы практически не мешают прохождению света. Но остальные 2% массы, приходящиеся на более тяжелые элементы, образуют крохотные твердые частицы размером в сотые доли микрона — пылинки, которые активно поглощают и рассеивают излучение. Увидеть за этим «смогом», как формируется звезда, очень сложно.

Наиболее интересные результаты в этой области дают инфракрасные телескопы и радиотелескопы самого коротковолнового диапазона — субмиллиметрового. Принимаемое ими излучение проникает сквозь пылевую завесу, поскольку его длина волны больше размеров пылинок. Но, к сожалению, оно поглощается в земной атмосфере. Поэтому инструменты приходится устанавливать на борту самолетов, поднимающихся в стратосферу, а еще лучше — на спутниках, работающих вне атмосферы. Впрочем, и на Земле удается найти места высоко в горах, где разреженный сухой воздух не сильно мешает наблюдениям. В этом отношении очень хороши чилийские Анды. Именно там, в Южной Европейской обсерватории (Ла-Силья, Чили), установлен один из лучших наземных приборов для исследования формирующихся звезд — комплекс инфракрасных спектрографов и камер, смонтированный на 3,6-метровом телескопе NTT (New Technology Telescope — Телескоп новой технологии).

С помощью этого инструмента испанский астроном Фернандо Комерон (Fernando Comeron) получил изображение крупного комплекса звездообразования RCW 108. Оно составлено из 600 отдельных кадров и покрывает на небе площадь, равную половине лунного диска. В научном отношении эта картина интересна тем, что подтверждает теоретическую модель «вылупления» молодых звезд из облака — так называемую «модель шампанского». Темное облако, силуэт которого ясно виден на фоне Млечного Пути , играет здесь роль непроницаемой бутылки, внутри которой новорожденные звезды разогревают окружающий газ и поднимают его давление. В конце концов, облако не выдерживает, самая тонкая его стенка («пробка») прорывается, и струя горячего газа выстреливает в окружающее пространство. Именно этот момент мы и наблюдаем на фотографии. Яркая туманность в центре облака — это горячий газ, который вырвался со скоростью около 10 км/с и устремился в направлении Солнца. (Можно не беспокоиться — Солнечной системы он никогда не достигнет.)

Если в группе молодых звезд родилось массивное светило, то именно оно начинает «править бал»: его мощное излучение и потоки газа с поверхности (звездный ветер) разогревают окружающее вещество, останавливают его сжатие и выключают процесс формирования новых светил. Как кукушонок в гнезде, массивная звезда старается расчистить пространство вокруг себя. Иногда активность массивных звезд не только останавливает звездообразование, но и приводит к полному распаду новорожденного скопления: вместе с межзвездным газом оно теряет так много массы, что молодые звезды легко преодолевают ослабленное гравитационное поле и покидают свою «колыбель».

Звездный ветер от молодого скопления Pismis 24 (вверху) сдувает газовые облака туманности NGC 6357. В вершинах характерных столбов находятся плотные протозвезды, способные устоять против звездного ветра

На заре новой физики

Первая правильная мысль о происхождении звезд принадлежит еще Ньютону. Едва поняв всеобъемлющий характер гравитации, он стал размышлять о ее роли в развитии небесных тел.

В письме преподобному Ричарду Бентли от 10 декабря 1692 года Ньютон пишет вот что: «Мне кажется, что если бы все вещество нашего Солнца и планет и все вещество Вселенной было бы равномерно рассеяно в небесных глубинах, и если бы каждая частица имела врожденное тяготение ко всем остальным, и если бы, наконец, пространство, в котором была бы рассеяна эта материя, было бы конечным, вещество снаружи этого пространства благодаря указанному тяготению влеклось бы ко всему веществу внутри и вследствие этого упало бы в середину всего пространства и образовало бы там одну огромную сферическую массу. Однако если бы это вещество было равномерно распределено по бесконечному пространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть его сгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс, разбросанных на огромных расстояниях друг от друга по всему этому бесконечному пространству. Именно так могли образоваться и Солнце, и неподвижные звезды».

В действительности даже в ограниченном пространстве межзвездного облака гравитация не может собрать все вещество в одном месте. Космос неспокоен: сквозь облако в разных направлениях движутся звуковые и ударные волны, сжимая и разрежая отдельные участки газа. Гравитация лишь подхватывает и доводит до конца сжатие отдельных фрагментов облака. Это понял и довел идею Ньютона до уровня строгой математической теории другой английский физик, Джеймс Джинс, двести лет спустя.

Остановка карусели

Хотя многие выводы теории звездообразования уже подтверждены наблюдениями, остаются и нерешенные проблемы. Например, неясно, как протозвезды избавляются от «лишнего вращения». В силу случайного, турбулентного характера движения газа любая часть межзвездного облака медленно вращается. Когда она сжимается, стремясь стать звездой, то по закону сохранения момента импульса вращение ускоряется — все помнят, как фигуристы ускоряют свое вращение, прижимая руки к телу. Если бы не было механизмов торможения, центробежная сила вообще не позволила бы звезде родиться.

Один из таких механизмов обеспечивает газовое трение: внутренние, быстро вращающиеся области протозвезды трутся о внешние, передавая им энергию своего движения. Сами они при этом тормозятся, получая возможность сжиматься дальше и стать звездой, а внешние области, наоборот, раскручиваются и остаются вращаться в виде тонкого диска, из которого позже образуются планеты. Жизнь этого протопланетного диска сама по себе очень интересна и слабо изучена. Например, на некотором этапе эволюции диска вдоль его оси вращения в обе стороны могут «выстреливаться» тонкие струи газа.

Наблюдения показывают, что протопланетные диски часто встречаются у формирующихся звезд. Да и наличие «готовых» планетных систем, которых в окрестностях Солнца уже открыто более двух сотен, подтверждает идею о перераспределении углового момента между звездой и веществом будущих планет. Однако природа никогда не ограничивается использованием одной, даже самой хорошей, идеи. Как говорят физики, если в природе что-то не запрещено, то оно обязательно происходит. А не запрещено быстро вращающейся протозвезде в некоторый момент разделиться пополам, превратив момент импульса одного тела во взаимное орбитальное движение двух тел. Но это означает, что вместо одной звезды родится две? Именно так! Уже давно астрономы заметили, что почти половина всех звезд предпочитает жить парами. Наше Солнце — одиночная звезда, но это, скорее, исключение из правил. Если внимательно присмотреться, то кроме большого количества двойных звезд обнаруживаются и тройные, и четырехкратные, и даже 6-кратные (такова, например, звезда Кастор, альфа Близнецов). Похоже, что последовательное деление протозвезд при сжатии эффективно помогает им бороться с центробежными силами и приводит к рождению миниатюрных звездных коллективов.

Наблюдатели прошлых веков принимали туманность Тарантул за звезду и присвоили ей номер 30 в созвездии Золотой Рыбы (30 Doradus). Теперь ее обозначение — NGC 2070

Что скрывает тарантул?

Туманность Тарантул, расположенная в соседней галактике Большое Магелланово Облако, удалена от нас на 170 тысяч световых лет, но сияет так ярко, что различима даже невооруженным глазом. Ее поперечник составляет почти 1000 световых лет. Более крупных очагов звездообразования нет ни в нашей, ни в ближайших галактиках. В центре снимка, полученного 8-метровым телескопом VLT Европейской Южной обсерватории в Чили, расположено скопление молодых, массивных и очень горячих звезд Рэдклиф 136 (R 136), чье мощное излучение и сильные звездные ветры как раз и заставляют туманность сиять. Возраст этого скопления всего 2—3 миллиона лет, поэтому его наиболее массивные звезды еще живы. А таких звезд там более 200, причем массы некоторых превышают 50 масс Солнца; такие тяжеловесы формируются крайне редко.

Правее и выше центра на этом фото видно другое скопление ярких массивных звезд — Ходж 301. Его возраст около 20 миллионов лет. Поэтому наиболее массивные звезды в нем уже закончили свой жизненный путь и взорвались как сверхновые, выбросив с огромной скоростью вещество и создав вокруг скопления сеть запутанных волокон. Вскоре там ожидаются новые взрывы, так как в скоплении Ходж 301 наблюдаются три красных сверхгиганта, которые в течение ближайших трех миллионов лет тоже закончат свою жизнь гигантским фейерверком.

В то время как одни звезды умирают в этом «космическом пауке», другие там только зарождаются. Множество темных облаков, легко различимых на светлом фоне, указывает нам, где происходят охлаждение и сжатие газа, готового дать жизнь следующим поколениям звезд. Фактически Тарантул — это гигантский инкубатор, где рождаются звезды всевозможных масс, не только тяжеловесы, но и такие, как Солнце (хотя нам издалека видны только гиганты). В некоторых местах этого облака происходит удивительный процесс повторного, стимулированного звездообразования: мощное излучение и взрывы массивных звезд порождают ударные волны, которые сжимают окружающий газ, создавая тем самым условия для формирования звезд следующего поколения.

Этапы формирования звезды

Происхождение гигантов

Биологу трудно изучать жизнь баобаба — для этого надо прожить тысячи лет. Гораздо проще изучить муху-дрозофилу: сегодня родилась, через неделю дала потомство, через две умерла. То же и со звездами. Маломассивные звезды существуют миллиарды лет, практически не изменяясь, а звезды большой массы быстро формируются, недолго живут и ярко умирают. Астрономы любят изучать массивные звезды. Но насколько массивной может быть звезда? Этот вопрос не дает астрономам покоя на протяжении многих десятилетий. Если мы правильно понимаем физику рождения и жизни звезды, слишком массивными звезды быть не могут. Правда, история астрономии уже полстолетия доказывает, что физику эту мы как раз понимаем не совсем правильно.

С ростом массы звезды быстро возрастает температура ее недр и увеличивается давление излучения на внешние слои. Это должно приводить к потере устойчивости, возникновению растущих колебаний звезды и сбросу ее оболочки. В 1959 году Мартин Шварцшильд и его коллеги теоретически оценили предельную массу звезды в 60 масс Солнца, что уже тогда противоречило наблюдениям, поскольку известная с 1922 года двойная звезда Пласкетта имеет полную массу около 150 солнечных, а значит, ее главный компонент как минимум в 75 раз массивнее Солнца.

Теорию стали улучшать: учли ряд деталей, и теоретический порог массы повысился до 100 солнечных. Но астрономы-наблюдатели тоже не сидели без дела. Они определили, что звезда P Лебедя по светимости почти в миллион раз превосходит Солнце. Такую звезду давление собственного света разорвало бы на части, если бы ее масса была менее 80—100 солнечных — на самой грани допустимого. Теоретики напряглись. А наблюдатели между тем обнаружили, что существуют звезды с еще большей светимостью. Например, мощность излучения эты Киля (η Carinae), находящейся в туманности NGC 3372, в 5 миллионов раз превосходит солнечную. Масса такого «прожектора» не может быть меньше 200 масс Солнца. У теоретиков опустились руки: им-то никак не удавалось «сделать» звезду с массой более 150 солнечных.

А наблюдатели тем временем не унимались: в ядре небольшого звездного скопления Пишмиш 24 (Pismis 24), удаленного от нас примерно на 8000 световых лет, они обнаружили светило, судя по мощности его излучения, превосходящее Солнце по массе раз в 200, а то и 300! Тут уже теоретики не выдержали: «Не верим!» — и заставили наблюдателей внимательнее присмотреться к звезде-тяжеловесу. Международная группа астрономов под руководством Х.М. Апелланиса (J.M. Apellaniz, Институт астрофизики Андалусии, Испания ), используя 6,5-метровый телескоп «Магеллан» и космический телескоп« «Хаббл», обнаружила, что звезда-то двойная! Рядом друг с другом, обращаясь вокруг общего центра масс, живут две упитанные звезды, каждая примерно в 100 раз массивнее Солнца. В этом же скоплении нашлась еще одна столь же массивная звезда. Само по себе это крайне любопытно: три медведя в одной берлоге! Таких массивных звезд в Галактике всего не более дюжины, а тут сразу три в одном месте. Но это дело случая, а главное здесь в том, что теория внутреннего строения звезд выдержала проверку — массы звезд не превосходят 150 масс Солнца (оказалось, что и массу эты Киля сначала немного преувеличили — она тоже не превышает 150 масс Солнца).

Казалось бы, все в порядке и астрономы могут спать спокойно (разумеется, днем, поскольку ночью они работают). Но нет — спокойно могут спать только специалисты по внутреннему строению звезд. А те, кто изучает формирование звезд, заснуть не могут. Дело в том, что протозвезда по мере увеличения массы быстро наращивает мощность излучения и начинает активно отталкивать от себя новые порции вещества. Расчеты показывают, что звезды с массой более 15—20 масс Солнца вообще рождаться не могут. Но они есть! Может быть, эти тяжеловесы образуются позже, например, при слипании нескольких молодых звезд? Пока неясно. Над этой проблемой еще предстоит поработать.

Одна из крупнейших известных областей звездообразования NGC 604, расположенная в галактике Треугольник (М33), содержит более 200 молодых массивных звезд. Видны газовые пузыри, надутые их излучением

Обманчивая простота

Базовая теория формирования и эволюции звезд была создана в 1920-е годы в основном усилиями двух выдающихся английских физиков — Джеймса Джинса и Артура Эддингтона. Были получены изящные уравнения, описывающие все основные характеристики самосветящихся газовых шаров. Чрезвычайно воодушевленный результатами своих исследований — прежде всего их наглядностью и простотой, — Джинс писал: «…для нас ясно, почему все звезды имеют очень сходный вес; это потому, что все они образованы одинаковым процессом.

Они, пожалуй, похожи на фабричные изделия, сделанные одною и тою же машиной». Более осторожный Эддингтон практически соглашался с ним: «Разумно надеяться, что в не слишком отдаленном будущем мы сможем понять такую простую вещь, как звезда». Правда, один из старших товарищей заметил на это Эддингтону: «Если на вас посмотреть с расстояния нескольких световых лет, то и вы показались бы чрезвычайно простым». Жизнь доказала справедливость этой реплики. В 1960 году известный исследователь звезд американский астроном Мартин Шварцшильд писал: «Чем больше мы познаем действительное состояние такого сложного физического образования, каким является звезда, тем более запутанным оно нам представляется».

Коперник был не прав?

Тогда как массивные звезды за счет своего мощного излучения и звездного ветра активно избавляются от окружающего их вещества, звезды умеренной массы пускают это вещество в дело — из него формируются планетные системы. Ныне уже нет сомнений, что рождение большинства звезд сопровождается рождением планет. Означает ли это, что Солнце — типичная звезда, а Солнечная система — типичная система планет?

В эпоху Коперника астрономы низвели Землю с «Олимпа Вселенной» до роли одной из множества планет. И каждый последующий век лишь подтверждал нашу заурядность, которую даже стали называть принципом Коперника: Солнце оказалось заурядной звездой, каких миллиарды, а наш звездный дом — Галактика — ничем, казалось бы, не выделялся среди миллионов других «островных вселенных».

Принцип Коперника подтверждался даже в мелочах: открытый на Земле закон тяготения Ньютона оказался применимым ко всем космическим объектам и стал «законом всемирного тяготения»; спектральные исследования доказали, что все небесные тела сложены из знакомых нам на Земле элементов Таблицы Менделеева. Еще несколько десятилетий назад от ученых можно было услышать, что космос единообразен, а то и вовсе однообразен; что большинство звезд — копии нашего Солнца, что рядом с каждой из них наверняка найдется планета, похожая на Землю, а на ней, глядишь, — и братья по разуму… Но астрономы все внимательнее вглядывались в окружающий космос, и он казался им, как говорила Алиса, «все страньше и страньше».

Выяснилось, что среди миллиардов звезд почти невозможно найти светило, похожее на Солнце и имеющее столь же спокойный характер. Наша Галактика среди подобных ей крупных звездных систем также оказалась на редкость «мирной», практически не проявляющей активности: даже расположенная в ее ядре массивная черная дыра ведет себя весьма тихо. Солнце со своими планетами движется в Галактике не абы как, а счастливо избегая мест скопления новорожденных звезд, среди которых немало активных, а значит, опасных для нашей биосферы. Последнее, что долго не удавалось выяснить астрономам, — насколько типична наша планетная система и часто ли у других звезд встречаются планеты, подобные Земле. Найти планеты вблизи иных звезд всегда представлялось задачей невероятно сложной.

Но последнее десятилетие ХХ века подарило астрономам долгожданное открытие: в 1991—1996 годах были найдены первые планетные системы у звезд разного типа, включая даже нейтронные звезды — радиопульсары. И тут выяснилось, что в большинстве своем экзопланетные системы совершенно не похожи на нашу. В них планеты-гиганты типа Юпитера оккупируют «зону жизни» — область вокруг звезды, где температурные условия на планете позволяют существовать жидкой воде — главному условию развития жизни земного типа. Но на самих газовых гигантах-«юпитерах» жизнь развиться не может (у них даже нет твердой поверхности), а маленькие планеты земного типа эти гиганты из «зоны жизни» выпихивают. Теперь ясно, что Солнечная система нетипична, а возможно, и уникальна: ее планеты-гиганты, движущиеся по круговым орбитам вне «зоны жизни», позволяют длительное время существовать в этой зоне планетам земного типа, одна из которых, Земля, имеет биосферу. По-видимому, другие планетные системы крайне редко обладают этим качеством. Для тех, кто надеется быстро найти братьев по разуму, это неприятное известие. Но Галактика велика, в ней постоянно рождаются звезды, а значит, и планеты. Вокруг нас миллиарды звезд, окруженных планетами (теперь мы в этом уверены!). Среди них обязательно найдутся копии Земли, а возможно, даже более благоприятные для жизни места.

Владимир Георгиевич Сурдин

Интересные факты о созвездиях: подборка

Что может быть прекраснее звездного неба? Только лишь звездное небо, на котором вы можете найти самую яркую звезду и отличить созвездие от астеризма. Итак, 10 приятных и полезных фактов о созвездиях.

Наталья Полыця

Интересных фактов о созвездиях великое множество, однако в данной статье собраны лишь те, которые большинство наших читателей смогут лично проверить почти невооружённым глазом.

Для тех кто увлечён астрономией, интересные факты о созвездиях представляют некий своеобразный деликатес из того многообразия блюд, которое даёт данная наука. А выбирать есть из чего – даже если ограничится только созвездиями.

Информация, полученная, например, о зодиакальных созвездиях и интересные факты, связанные с ними, старательно и кропотливо собиралась человечеством на протяжении нескольких веков. Конечно, в настоящее время радикальные любители гороскопов заставляют иначе смотреть на полученную от звёзд информацию, однако, если не впадать в крайности, новые знания будут чрезвычайно полезны и интересны.

Давайте более подробно разберёмся в интересных фактах о созвездиях на небе. 

Созвездия — это участки звездного неба

Чтобы лучше ориентироваться в звёздном небе, древние люди стали выделять группы звёзд, которые можно было связать в отдельные фигуры, похожие предметы, мифологических персонажей и животных. Такая система позволила людям организовать ночное небо, сделав каждый его участок легко узнаваемым. Это упростило изучение небесных тел, помогло измерять время, применять астрономические знание в сельском хозяйстве и ориентироваться по звёздам. Звёзды, которые мы видим на нашем небе словно на одном участке, на самом деле могут находиться крайне далеко друг от друга. Отсюда следует факт, что звёзды в одном созвездии могут быть никак не связаны между собой и быть как очень близко, так и очень далеко от Земли.

Всего существует 88 официальных созвездий

В 1922 году Международным астрономическим союзом было официально признано 88 созвездий, 48 из которых были описаны еще древнегреческим астрономом Птолемеем в его звездном каталоге «Альмагест» около 150 г. до н.э. В картах Птолемея были пробелы, особенно это касалось южного неба. Что вполне логично — факты о созвездиях, которые знали люди и которые описывал Птолемей, охватывали лишь ту часть ночного неба, которая видна с юга Европы. Остальные лакуны начали заполняться во времена великих географических открытий. В XIV веке голландские ученые Герард Меркатор, Питер Кейзер и Фредерик де Хаутман добавили к существующему списку созвездий новых, а польский астроном Ян Гевелий и французский Никола Луи де Лакайль довершили начатое Птолемеем. На территории России из 88-и созвездий можно наблюдать около 54-х.

Знания о созвездиях пришли к нам из древних культур

Птолемей составил карту звёздного неба, но знаниями о созвездиях люди пользовались задолго до этого. Как минимум в VIII в до н.э., когда Гомер в своих поэмах «Илиада» и «Одиссея» упоминал Волопаса, Ориона и Большую Медведицу, люди уже группировали небо в отдельные фигуры. Считается, что основной массив знаний древних греков о созвездиях пришел к ним от египтян, которые, в свою очередь, унаследовали их от жителей Древнего Вавилона, шумеров или аккадов. Около тридцати созвездий выделялось уже жителями позднего бронзового века, в 1650−1050 гг. до н.э., судя по записям на глиняных табличках Древней Месопотамии. Отсылки к созвездиям можно найти и в древнееврейских библейских текстах. Интересные факты связаны с созвездием Ориона: практически в каждой древней культуре оно имело свое название и почиталось как особенное. Так, в Древнем Египте его считали воплощением Осириса, а в Древнем Вавилоне называли «Верный пастух небес». Но самое удивительный факт связанный с созвездием Ориона был обнаружен в 1972 году: в Германии был найден кусок слоновой кости мамонта, возрастом более 32 тысячи лет, на котором было вырезано данное созвездие.

Мы видим различные созвездия в зависимости от времени года

Пожалуй, самый логичный, но вместе и самый поражающий факт о созвездиях. Дело в том, что в течение года нашему взору предстают разные части неба (и разные небесные тела соответственно), потому что Земля совершает свой ежегодный вояж вокруг Солнца. Созвездия, которые мы наблюдаем ночью, это те, что расположены позади Земли на нашей стороне Солнца, т.к. днем, за яркими лучами Солнца, мы не в силах их разглядеть.

Чтобы лучше понять, как это работает, представьте себе, будто вы катаетесь на карусели (это Земля), из центра которой исходит очень яркий, ослепляющий свет (Солнце). Вы не сможете увидеть, что находится напротив вас из-за света, а сможете различить лишь то, что находится за пределами карусели. При этом картинка будет постоянно меняться, поскольку вы катаетесь по кругу. Само собой факт того, какое созвездие вы наблюдаете на небе именно сейчас и в какое время года оно появляется, зависит еще и от географической широты смотрящего.

Созвездия путешествуют с востока на запад, как Солнце

Как только начинает темнеть, в сумерках, в восточной части неба появляются первые созвездия, чтобы пройти по всему небосклону и исчезнуть с рассветом в западной его части. Отсюда берёт своё начало ещё один иинтересный факты про созвездия – из-за вращения Земли вокруг своей оси создается впечатление, что они, как и Солнце, восходят и заходят. Созвездия, которые мы только что наблюдали на западном горизонте сразу после захода Солнца, вскоре исчезнут из нашего поля зрения, чтобы их заменили созвездия, которые находились выше во время заката всего лишь несколько недель назад.

Созвездия, возникающие на востоке, имеют суточный сдвиг около 1 градуса в день: завершение 360-градустного путешествия вокруг Солнца за 365 дней дает примерно такую же скорость. Из этого следует другой интересный факт о созвездиях – ровно через год в то же самое время звезды займут на небе точно такое же положение.

Движение звезд — иллюзия и вопрос перспективы

Невероятно, но факт: созвездие: каким бы оно не было, в целом неподвижно. Направление, в котором звёзды якобы движутся по ночному небу, обусловлено вращением Земли вокруг своей оси и действительно зависит от перспективы и от того, в какую сторону обращен лицом наблюдающий.

Глядя на север, созвездия, кажется, движутся против часовой стрелки, вокруг неподвижной точки ночного неба, так называемого северного полюса мира, расположенного возле Полярной звезды. Подобное восприятие связано с тем, что Земля вращается с запада на восток, т. е. земля под вашими ногами движется направо, а звезды, как Солнце, Луна и планеты, над вашей головой следуют по направлению восток-запад, т. е. справа налево. Однако если вы повернетесь лицом на юг, звезды будут перемещаться словно по часовой стрелке, слева направо.

Зодиакальные созвездия

Самые известные созвездия из 88-и существующих — зодиакальные. К ним относятся те, через которые за год проходит центр Солнца. Принято считать, что всего существует 12 зодиакальных созвездий, хотя фактически их 13: с 30 ноября по 17 декабря Солнце находится в созвездии Змееносца, но астрологи его к зодиакальным не причисляют. Интересный факт: все зодиакальные созвездия расположены вдоль видимого годового пути Солнца среди звёзд, эклиптики, под наклоном 23,5 градусов к экватору. Собственно главный факт созвездия Змееносец заключается именно в том что он находится ровно посередине этого годового пути, располагаясь между известными многим Стрельцом и Скорпионом.

У некоторых созвездий есть семьи

За таким интересным фактом о созвездиях скрывается лишь то, что так называют те их группы, которые расположены в одной области ночного неба. Как правило, они присваивают имена наиболее значимого созвездия. Самое «многодетное» — созвездие Геркулес, у которого целых 19 созвездий. К другим крупным семьям относятся Большая Медведица (10 созвездий), Персей (9) и Орион (9).

Созвездия-знаменитости

Самое большое созвездие — Гидра, оно простирается более чем на 3% ночного неба, в то время как наименьшее по площади, Южный Крест, занимает всего лишь 0,165% небосвода. Созвездие Гидра также интересна фактом, что в нём можно наблюдать несколько сотен галактик. А вот Центавр может похвастаться наибольшим количеством видимых звезд: 101 звезда входит в знаменитое созвездие южного полушария неба. В созвездие Большого Пса входит самая яркая звезда нашего неба, Сириус, блеск которой равен −1,46m. А вот созвездие с названием Столовая Гора считается самым тусклым и не содержит звезд ярче 5-ой звездной величины. Напомним, в числовой характеристике яркости небесных тел чем меньше значение, тем ярче объект (яркость Солнца, например, составляет −26,7m).

Астеризм

Это не созвездие. Астеризмом называют группу звезд с устоявшимся названием. Например факт, что в созвездие Большая Медведица входит фигура «Большой Ковш», а «Пояс Ориона» — это три звезды, опоясывающие фигуру Ориона в одноименном созвездии. Иными словами, это фрагменты созвездий, которые закрепили за собой отдельное имя. Сам термин не является строго научным, скорее просто представляя собой дань традиции.

Почему объекты кажутся движущимися по небу ночью?

••• YongKX/iStock/Getty Images

Обновлено 25 апреля 2017 г.

Автор: johnmcgee

Такие объекты, как звезды, кажутся движущимися по небу ночью, потому что Земля вращается вокруг своей оси. Это та же самая причина, по которой солнце восходит на востоке и заходит на западе. Звезды, которые находятся низко на востоке, когда начинается ночь, находятся высоко в небе в середине ночи и низко на западе к рассвету следующего дня. Днем звезды продолжают двигаться по небу, но солнце настолько яркое, что их не видно. Конечно, звезды не двигаются относительно положения Земли в космосе. Они просто кажутся движущимися к людям-звездочетам.

A Разница в скорости

Звезды движутся по небу немного быстрее, чем солнце. Эта разница возникает из-за того, что кажется, что звезды движутся только из-за вращения Земли, в то время как кажется, что движется и Солнце, потому что Земля обращается вокруг Солнца один раз в год. Эта разница равняется примерно четырем минутам за солнечные сутки. Таким образом, звездам требуется на четыре минуты меньше времени, чтобы достичь того же положения, что и в предыдущий день, чем солнцу.

Зодиак

••• знаки зодиака — изображение иконок от Stasys Eidiejus из Fotolia. com

Из-за этой разницы в скорости между Солнцем и фоновыми звездами Солнце каждый месяц находится перед другим набором звезд относительно Земли. Солнце находится прямо перед 12 звездными созвездиями — группами звезд, которые напоминают объект — и то, перед каким созвездием оно находится, зависит от времени года. Эти 12 созвездий составляют Зодиак. Какое созвездие находилось перед солнцем во время рождения человека, определяет его знак зодиака.

Движение Луны

••• Изображение полумесяца от koko300 с сайта Fotolia.com

Луна вращается вокруг Земли, мчась по небу даже быстрее, чем звезды. Вы можете выполнить расчет, аналогичный ранее упомянутому, чтобы увидеть, что луне требуется на 52 минуты меньше, чем солнцу, чтобы достичь того же положения, что и накануне.

Внутренние планеты

••• Изображение Луны и Венеры, сделанное Deepsky с сайта Fotolia.com

Две внутренние планеты, Венера и Меркурий, видны с Земли невооруженным глазом. Им требуется гораздо меньше года, чтобы облететь вокруг Солнца. Наблюдатели на Земле видят их на противоположных сторонах солнца в течение года. Венера и Меркурий появляются сразу после заката или непосредственно перед восходом солнца возле Солнца в разное время года.

Ретроградное движение внешних планет

С Земли невооруженным глазом видны следующие три внешние планеты: Марс, Юпитер и Сатурн. Находясь дальше от Солнца и Земли, им требуется больше времени, чтобы облететь вокруг Солнца. Когда данная внешняя планета находится на противоположной от Солнца стороне неба, кажется, что в течение части года она движется назад относительно фоновых звезд. Если бы вы в то время находились над Солнечной системой и смотрели вниз, вы бы увидели Землю между Солнцем и внешней планетой. Земля будет обгонять внешнюю планету, поскольку она движется быстрее по своей орбите, создавая это временное ретроградное движение.

Похожие статьи

Ссылки

• Корнельский университет: звездное время
• Государственный университет Джорджии: ретроградное движение Марса
• Космос; Carl Sagan

Авторы фотографий

YongKX/iStock/Getty Images

Выявление закономерностей сезонного появления звезд

Все научные ресурсы для 5-го класса

93 Практические тесты
Вопрос дня
Карточки
Учитесь по концепции

Научная помощь 5-го класса »
Науки о Земле и космосе »
Узоры света и звезд »
Выявление закономерностей сезонного появления звезд

Если бы вы наблюдали за ночным небом от заката до рассвета, вы бы заметили, что звезды восходят с востока. Они пронесутся по ночному небу и зайдут за западный горизонт на рассвете. Со временем происходит что-то интересное. Если бы вы через несколько недель снова посмотрели на улицу, те же самые звезды исчезли бы из вашего поля зрения. Их место займет новая группа звезд. В зимние месяцы звездочеты в Северном полушарии смотрят в ночное небо и видят Ориона-Охотника. На том же месте в летнее время упиваются звезды Скорпиона. Весной присутствует созвездие Серпа Льва, Льва. Наконец, осенью в поле зрения появляется Большая площадь Пегаса. Каждый сезон происходит одна и та же картина, и созвездия возвращаются в поле зрения наблюдателя.

Поскольку наша Земля вращается в пространстве вокруг Солнца, ее движения вызывают смену дня и ночи, четыре времени года и течение лет. Земля совершает один оборот вокруг своей оси не за 24 часа, а за 23 часа 56 минут. В результате кажется, что звезды восходят, пересекают небо и заходят каждую ночь на четыре минуты раньше. Земля не просто стоит в одном и том же месте в пространстве и вращается, но всегда мчится на восток по своей орбите вокруг Солнца.

Какие узоры на звездах мы замечаем, наблюдая ночное небо?

Возможные ответы:

Созвездия — это одиночные звезды, которые можно увидеть весной и осенью.

Звезды появляются круглый год в одном и том же месте.

Созвездия — это группы звезд, которые видны летом и зимой.

Звезды появляются сезонно и не все видны в течение всего года в одном месте.

Правильный ответ:

Звезды появляются сезонно и не все видны в течение всего года в одном месте.

Пояснение:

Звезды на небе остаются прежними, хотя кажется, что они движутся по небу каждую ночь. В одном месте одни и те же звезды или созвездия видны не каждую ночь, а сезонно. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, из-за положения Земли на ее орбите видны различные звезды.

Сообщить об ошибке

Если бы вы наблюдали за ночным небом от заката до рассвета, вы бы заметили начало восхода с восточной стороны горизонта. Они пронесутся по ночному небу и зайдут за западный горизонт на рассвете. Со временем происходит что-то интересное. Если бы вы через несколько недель снова посмотрели на улицу, те же самые звезды исчезли бы из вашего поля зрения. Их место займет новая группа звезд. В зимние месяцы звездочеты в Северном полушарии смотрят в ночное небо и видят Ориона-Охотника. На том же месте в летнее время упиваются звезды Скорпиона. Весной присутствует созвездие Серпа Льва, Льва. Наконец, осенью в поле зрения появляется Большая площадь Пегаса. Каждый сезон происходит одна и та же картина, и созвездия возвращаются в поле зрения наблюдателя.

Поскольку наша Земля вращается в пространстве вокруг Солнца, ее движения вызывают смену дня и ночи, четыре времени года и течение лет. Земля совершает один оборот вокруг своей оси не за 24 часа, а за 23 часа 56 минут. В результате кажется, что звезды восходят, пересекают небо и заходят каждую ночь на четыре минуты раньше. Земля не просто стоит в одном и том же месте в пространстве и вращается, но всегда мчится на восток по своей орбите вокруг Солнца.

Основываясь на этой информации, какие созвездия будут видны следующим летом в Северном полушарии?

Возможные ответы:

Серп Лео, Lion

Scorpius

Orion The Hunter

Великий квадрат Pegasus

Правильный ответ:

Скорп

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Когда Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба. Звезды появляются сезонно, поэтому картина останется прежней. Скорпиус будет появляться каждое лето в Северном полушарии по этой схеме.

Сообщить об ошибке

Некоторые звезды и созвездия видны на небе круглый год, а другие появляются только в определенное время года.

Возможные ответы:

Неверно

Верно

Правильный ответ:

Верно

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Когда Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба. Звезды появляются сезонно, поэтому картина останется прежней. Каждое лето в Северном полушарии по такой схеме будут появляться одни и те же звезды, как и в другие времена года.

Сообщить об ошибке

Какое небесное тело движется, вызывая сезонные изменения созвездий и звезд?

Возможные ответы:

Звезды

Луна

Земля

Солнце

Правильный ответ:

Земля

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Когда Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Земля — это небесное тело, которое движется, вызывая сезонное появление некоторых звезд.

Сообщить об ошибке

Если бы вы наблюдали за ночным небом от заката до рассвета, вы бы заметили начало восхода с восточной стороны горизонта. Они пронесутся по ночному небу и зайдут за западный горизонт на рассвете. Со временем происходит что-то интересное. Если бы вы через несколько недель снова посмотрели на улицу, те же самые звезды исчезли бы из вашего поля зрения. Их место займет новая группа звезд. В зимние месяцы звездочеты в Северном полушарии смотрят в ночное небо и видят Ориона-Охотника. На том же месте в летнее время упиваются звезды Скорпиона. Весной присутствует созвездие Серпа Льва, Льва. Наконец, осенью в поле зрения появляется Большая площадь Пегаса. Каждый сезон происходит одна и та же картина, и созвездия возвращаются в поле зрения наблюдателя.

Поскольку наша Земля вращается в пространстве вокруг Солнца, ее движения вызывают смену дня и ночи, четыре времени года и течение лет. Земля совершает один оборот вокруг своей оси не за 24 часа, а за 23 часа 56 минут. В результате кажется, что звезды восходят, пересекают небо и заходят каждую ночь на четыре минуты раньше. Земля не просто стоит в одном и том же месте в пространстве и вращается, но всегда мчится на восток по своей орбите вокруг Солнца.

Увидят ли жители Южного полушария те же созвездия, что и жители Северного полушария?

Возможные ответы:

Да, они увидят те же созвездия, но в другое время года.

Да, они видят одни и те же созвездия в одно и то же время.

Нет, они увидят только половину каждого созвездия, которое видит Северное полушарие.

Нет, они никогда не увидят одних и тех же созвездий.

Правильный ответ:

Да, они увидят те же созвездия, но в другое время года.

Объяснение:

НАСА объясняет, почему те, кто находится в разных полушариях, видят созвездия, но в разное время года: «Мы видим разные виды Вселенной с того места, где мы живем, когда Земля совершает свой ежегодный обход вокруг Солнечной системы. Вот почему у нас разные Star Finder для каждого месяца, когда в поле зрения появляются разные созвездия. Кроме того, поскольку Земля вращается вокруг своей оси на восток в течение ночных часов, кажется, что все небо смещается на запад».

Источник: https://spaceplace.nasa.gov/starfinder/en/

Сообщить об ошибке

Дев смотрел на ночное небо в свой телескоп в первую ночь каждого сезона (весной, летом, осенью и зимой). Каждую ночь он начинал смотреть на звезды в одно и то же время и в одном и том же месте. Каждую ночь он наблюдал за звездами по пять часов. Если небо было безоблачным все четыре ночи, что из перечисленного он, скорее всего, наблюдал?

Возможные ответы:

Каждую из четырех ночей разные группы звезд оставались на одном и том же месте.

Одни и те же звезды будут в одном и том же месте каждую из четырех ночей.

Рисунок звезд изменился, и казалось, что они движутся по небу.

В первый день сезона не было группировок или узоров звезд.

Правильный ответ:

Рисунок звезд изменился, и казалось, что они движутся по небу.

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба. Звезды появляются в зависимости от сезона, поэтому рисунок останется прежним, но будет казаться, что они движутся по небу.

Сообщить об ошибке

Какое утверждение относительно расположения звезд на небе верно?

Возможные ответы:

Звезды вращаются, поэтому кажется, что Земля движется.

Образцы звезд вращаются по мере того, как Солнце движется вокруг Земли.

Когда Земля вращается вокруг Солнца, кажется, что движутся узоры звезд.

Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, кажется, что звезды в ночном небе движутся.

Правильный ответ:

Когда Земля вращается вокруг Солнца, кажется, что звезды движутся.

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба. Звезды появляются в зависимости от сезона, поэтому рисунок останется прежним, но будет казаться, что они движутся по небу.

Сообщить об ошибке

Ранним вечером Джесси во дворе своего дома наблюдал за созвездиями в ночном небе. Он заметил, что одно созвездие, Орион, было очень легко увидеть с его переднего двора. Позже тем же вечером он заметил, что Орион лучше виден с заднего двора.

Какое утверждение правильно объясняет, почему кажется, что Орион движется по небу?

Возможные ответы:

Земля вращается вокруг своей оси, поэтому кажется, что Орион движется по небу.

Орион — единственное созвездие, путешествующее по ночному небу.

Орион движется по небу с севера на юг.

Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, это заставляет Орион менять положение.

Правильный ответ:

Земля вращается вокруг своей оси, поэтому кажется, что Орион движется по небу.

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба. Звезды появляются в зависимости от сезона, поэтому рисунок останется прежним, но будет казаться, что они движутся по небу. Вращение Земли заставляет Ориона двигаться по двору Джесси.

Сообщить об ошибке

В приведенной ниже таблице перечислены основные созвездия Северного полушария для каждого времени года.

Почему созвездия меняются в каждом столбце?

Возможные ответы:

Звезды должны поменяться местами, чтобы образовать новые созвездия.

Люди видят разные части ночного неба, когда Земля вращается вокруг Солнца.

По мере вращения Земли созвездия перемещаются по небу.

Вы можете увидеть новые созвездия по мере изменения продолжительности ночи.

Правильный ответ:

Люди видят разные части ночного неба, когда Земля вращается вокруг Солнца.

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Когда Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси. Это вращение является причиной дневного и ночного времени. Когда Земля меняет свое положение, кажется, что звезды движутся и по небу. Звезды неподвижны, но кажется, что они движутся по небу. Каждый день Земля движется дальше по своей орбите, и становится видна новая часть ночного неба.

Сообщить об ошибке

Натали использует свой телескоп каждую ночь, чтобы наблюдать за звездными узорами (созвездиями). Весь год она вела журнал своих наблюдений. Какое из следующих наблюдений является правильным?

Возможные ответы:

Каждую ночь звезды остаются на небе в одном и том же положении.

Созвездия меняются, когда кажется, что они путешествуют по небу.

Созвездия меняют свою яркость в разное время ночи.

В разные времена года появляются разные созвездия.

Правильный ответ:

В разные времена года появляются разные созвездия.

Пояснение:

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца или полный оборот примерно за 365 дней. Когда Земля вращается вокруг Солнца, положение Земли меняется, и это создает разные виды ночного неба. День и ночь вызваны вращением Земли или вращением вокруг своей оси.