Введение
Воображаемые точки вращения неба
Северный и южный небесные полюса — это две точки на небе, где ось вращения Земли, бесконечно продолженная, пересекает небесную сферу. Северный и южный небесные полюсы кажутся постоянно находящимися точно над головой наблюдателям на Северном и Южном полюсах Земли соответственно. По мере вращения Земли вокруг своей оси два небесных полюса остаются неподвижными в небе, а все остальные небесные объекты, кажется, вращаются вокруг них, совершая один оборот в день (точнее, за звездные сутки). Небесные полюса также являются полюсами небесной экваториальной системы координат, то есть имеют склонения +90 градусов и −90 градусов (для северного и южного небесных полюсов соответственно). Несмотря на их кажущуюся неподвижность, небесные полюса в долгосрочной перспективе фактически не остаются постоянно зафиксированными на фоне звезд. Из-за явления, известного как прецессия равноденствий, полюса описывают круги на небесной сфере с периодом около 25 700 лет. Ось Земли также подвержена другим сложным движениям, которые вызывают небольшое смещение небесных полюсов в течение циклов различной продолжительности (см. нутацию, полярное движение и наклон оси). Наконец, на протяжении очень длительных периодов времени положение самих звезд меняется из-за их собственных движений. Для учета этих изменений определения небесных полюсов указываются с привязкой к эпохе, определяющей дату оси вращения; J2000.0 является текущим стандартом. Аналогичная концепция применима и к другим планетам: небесные полюса планеты — это точки на небе, где проекция оси вращения планеты пересекает небесную сферу. Эти точки различаются, поскольку оси разных планет ориентированы по-разному (кажущиеся положения звезд также незначительно меняются из-за эффектов параллакса).
Найти северный небесный полюс
Северный небесный полюс в настоящее время находится в пределах одной градуса от яркой звезды Полярной (названной по латинскому *stella polaris*, что означает «полярная звезда»). Это делает Полярную звезду, в разговорной речи известную как «Северная звезда», полезной для навигации в Северном полушарии: она не только всегда находится над северной точкой горизонта, но и её высота над горизонтом всегда (почти) равна географической широте наблюдателя (хотя, конечно, её можно увидеть только из мест в Северном полушарии). Полярная звезда находится вблизи северного небесного полюса лишь в течение небольшой части 25 700-летнего цикла прецессии. Она останется хорошим приближением примерно на 1000 лет, к тому времени полюс начнёт приближаться к Алраю (Гамма Цефея). Примерно через 5500 лет полюс приблизится к звезде Альдерамин (Альфа Цефеи), а через 12 000 лет Вега (Альфа Лиры) станет «Северной звездой», хотя она будет находиться примерно в шести градусах от истинного северного небесного полюса. Чтобы найти Полярную звезду, находясь в Северном полушарии, нужно повернуться лицом на север и найти созвезчия Большой Медведицы (Плаха) и Малой Медведицы. Смотря на «ковш» Большой Медведицы, представьте, что две звезды на внешнем крае ковша образуют линию, направленную вверх из ковша. Эта линия указывает прямо на звезду на конце ручки Малой Медведицы. Эта звезда и есть Полярная звезда, Северная звезда.
Найти южный небесный полюс
Южный небесный полюс виден только из Южного полушария. Он расположен в тусклом созвездии Октант, также известном как Октант. Сигма Октанта считается южной полярной звездой, хотя и находится на расстоянии более одного градуса от полюса, но из-за звездной величины 5,5 она едва различима в ясную ночь.
Метод первый: Южный крест
Южный небесный полюс можно найти по созвездию Южный Крест (Crux) и его двум "указателям" – α Центавра и β Центавра. Проведите воображаемую линию от γ Crucis к α Crucis – двум звездам на концах длинной оси креста – и продолжайте эту линию по небу. Либо продвиньтесь вдоль этой линии на расстояние, в четыре с половиной раза превышающее длину длинной оси креста, в направлении, указанном узким концом креста, либо соедините две звезды-указатели линией, разделите ее пополам и затем проведите под прямым углом еще одну воображаемую линию по небу до пересечения с линией от Южного Креста. Эта точка находится на расстоянии 5–6 градусов от южного небесного полюса. Между Южным Крестом и самим полюсом мало заметных ярких звезд, хотя созвездие Муха (Musca) довольно легко узнать сразу под Южным Крестом.
Метод второй: Канопус и Ахернар
Второй метод использует Канопус (вторая по яркости звезда на небе) и Ахернар. Постройте большой равносторонний треугольник, используя эти звезды в качестве двух вершин. Но где должна быть третья вершина? Она может находиться с любой стороны линии, соединяющей Ахернар и Канопус, и выбор неправильной стороны не приведет к полюсу. Чтобы определить правильную сторону, представьте, что Ахернар и Канопус – это две точки на окружности. Третья вершина равностороннего треугольника также будет лежать на этой окружности. Вершина должна быть расположена по часовой стрелке от Ахернара и против часовой стрелки от Канопуса. Третья воображаемая вершина будет южным небесным полюсом. Если сделать наоборот, точка окажется в центре созвездия Эридана, которое не является полюсом. Если Канопус еще не взошел, для построения треугольника с Ахернаром и полюсом можно использовать Альфа Павонис второй звездной величины. В этом случае, отсчитывайте против часовой стрелки от Ахернара вместо часовой, постройте треугольник с Канопусом, и третья точка – полюс – станет очевидной. Неправильный выбор приведет к созвездию Водолея, которое очень далеко от небесного полюса.
Метод третий: Магеллановые облака
Третий метод лучше всего подходит для безлунных и ясных ночей, так как он использует два слабых "облака" на южном небе. В астрономических книгах они обозначены как Большое и Малое Магеллановы Облака (LMC и SMC). Эти "облака" на самом деле являются карликовыми галактиками, расположенными вблизи Млечного Пути. Постройте равносторонний треугольник, третьей вершиной которого будет южный небесный полюс. Как и прежде, SMC, LMC и полюс окажутся вершинами равностороннего треугольника на воображаемой окружности. Полюс должен располагаться по часовой стрелке от SMC и против часовой стрелки от LMC. Если двигаться в неправильном направлении, вы окажетесь в созвездии Часов.
Метод четвертый: Сириус и Канопус
Линия, проведённая от Сириуса, самой яркой звезды на небе, через Канопус, вторую по яркости, и продолженная на такое же расстояние, оказывается в пределах нескольких градусов от полюса. Иными словами, Канопус находится на полпути между Сириусом и северным полюсом.