Попробуем разобраться в невидимых границах на небе и загадочных именах небесных светил. Для начала уточним, что такое созвездие. Русское слово «созвездие», вероятно, родилось как перевод латинского constellatio — группа звезд. В древности созвездиями называли выразительные группы ярких звезд, которые позволяли людям легче запоминать узор звездного неба; он помогал ориентироваться в пространстве и во времени путешественникам – морским и сухопутным, а некоторым помогает и сегодня.
В те далекие времена еще не существовало строгих границ между соседними созвездиями. К тому же у каждого народа были свои традиции распределения звезд по созвездиям. Современные астрономы навели в этом деле порядок: в первой половине XX в. они разделили все небо на 88 созвездий, проведя между ними строгие границы. Имена созвездиям и ярким звездам в них дали в соответствии с традициями европейской и ближневосточной культур. На вопрос, почему созвездий именно 88, никто точно ответить не сможет. Но вполне понятно, почему их не 8 и не 888: при малом количестве созвездия были бы бесполезны для ориентации, при слишком большом – сложны для запоминания. Можно вспомнить, что в интеллектуальных играх (шашки, шахматы, карты) также не более сотни элементов. Например, на шахматной доске 64 клетки и 32 фигуры, на шашечной доске от 64 до 144 клеток, колода игральных карт содержит от 32 до 54 разных карт. Видимо, эти числа указывают на ресурсы нашего мозга.
Астрономы называют созвездием не только выразительную фигуру из ярких звезд, но и весь участок небесной сферы в пределах установленной границы, со всеми проецирующимися на него – с точки зрения земного наблюдателя – небесными объектами. Названия созвездий и их границы были установлены решениями Международного астрономического союза (MAC) в 1922–1935 гг. Впредь решено было эти границы и названия созвездий считать неизменными.
Надо помнить, что созвездие – это не ограниченная область космического пространства, не «звездный город», а лишь некоторый диапазон направлений с точки зрения земного наблюдателя, конус, простирающийся от Земли до бесконечности. Звезды, образующие узор созвездия, расположены от нас на разных расстояниях, и лишь в проекции эта картина представляется нам как нечто цельное. Поэтому бессмысленной является фраза: «Космический корабль полетел в созвездие Пегаса». Верно будет сказать: «Космический корабль полетел в направлении созвездия Пегас».
Видимая площадь созвездия определяется телесным углом, который оно занимает на небе. Обычно эту площадь указывают в квадратных градусах. Для неастрономов такая единица непривычна. Чтобы сделать ее наглядной, нужно вытянуть вперед руку с поднятым указательным пальцем: его ноготь как раз покроет на небе площадку примерно в 1 квадратный градус (линейный размер ногтя 1 см х 1 см, а его расстояние от глаза составляет около 57 см, поэтому угловой размер ногтя – примерно 1°х1°). Диски Луны или Солнца занимают на небе площадь около 0,2 кв. градуса, а площадь всей небесной сферы составляет около 41 253 кв. градусов. Именно такую площадь покрывают в сумме все 88 созвездий; они целиком занимают небо, свободных мест между ними нет. В среднем на одно созвездие приходится площадь около 470 кв. градусов, или 2344 лунных дисков. Но площади реальных созвездий сильно различаются. Самое большое из них, Гидра, не отличается популярностью даже среди любителей астрономии, хотя его площадь на небе почти в 20 раз больше, чем самого маленького, но широко известного созвездия Южный Крест. Популярность созвездия определяется не его площадью, а количеством в нем ярких звезд и интересных объектов. Впрочем, даже на маленькой территории Южного Креста легко разместились бы около трех сотен полных лунных дисков!
В табл. 1 главы 9 приведены основные данные о созвездиях, расположенных в алфавитном порядке их русских названий. Нужно признать, что названия созвездий довольно курьезны и практически бессистемны. В этом смысле астрономические созвездия сродни химическим элементам, названия многих из которых возникли в древности и сохраняются в силу исторической традиции. Вероятно, номенклатуру элементов можно было бы искусственно формализовать каким-либо способом, однако сложившиеся названия живы и не собираются уходить со сцены; то же и с созвездиями. Впрочем, в научных работах национальные названия созвездий почти не употребляются: вместо них обычно используют латинское название созвездия либо его краткое трехбуквенное обозначение. А в последнее время ученые вообще стараются не упоминать созвездия в обозначениях объектов, используя вместо этого координаты объекта как часть его имени. Еще Джон Гершель говорил о нескладных фигурах на небесных картах и отмечал, что «астрономы мало или вовсе не обращают на них внимания, а пользуются ими только для названия замечательных звезд, обозначая их буквами греческой азбуки» (Herschel J. Outlines of Astronomy. 1875, с. 195). Уверен, что мало кто из астрономов смог бы вспомнить все 88 имен созвездий и уж тем более указать без карты их границы.
Нередко астрономы-любители ориентируются в созвездиях лучше профессиональных ученых. Для любителей неба интерес к созвездию определяется не его размером, а фигурой, которую можно составить из ярких звезд. Эти характерные фигуры называют астеризмами. «Астеризм» – древний термин; в начале XVII в. он еще был в ходу и означал «созвездие», но позже в этом значении его потеснил термин «constellatio», и астеризмами стали называть, как правило, более мелкие группы звезд – части созвездий, фигуры из ярких звезд. Всем известный астеризм – Ковш Большой Медведицы. Многим знакомы также Пояс Ориона, «буква М» в Кассиопее, Летний треугольник – Вега, Денеб, Альтаир. Некоторые астеризмы состоят из тусклых звезд, например Плеяды в созвездии Телец. Если ярких звезд в созвездии нет или они не образуют четкого рисунка, то такое созвездие не привлекает внимания публики.
В последней колонке табл. 1 главы 9 для каждого созвездия приведено полное число звезд, видимых невооруженным глазом, точнее, количество звезд до 5,5 звездной величины. Наш глаз при 100-процентном зрении в идеальных условиях (ясная безлунная ночь в степи или в горах) различает звезды шестой величины (6
m
m
Если же говорить о действительно ярких звездах, скажем, до 2,5
m
m
m
Кроме звезд, в созвездии могут быть видны и очень далекие галактики, и близкие объекты Солнечной системы – все они в момент наблюдения относятся к данному созвездию. Со временем небесные объекты могут перемещаться из одного созвездия в другое. Быстрее всего это происходит с близкими и быстро движущимися объектами: Луна проводит в одном созвездии не более двух-трех суток, планеты – от нескольких дней до нескольких лет, и даже некоторые близкие звезды за последнее столетие не раз пересекали границы созвездий.
Современные высокоточные системы небесных координат позволяют исследователям ориентироваться среди звезд и галактик куда точнее, чем это было доступно наблюдателям древности. И все же, подобно штурманам морских и воздушных судов, использующим GPS, но не забывающим и звездные ориентиры, астрономы держат в уме старинные имена «небесных провинций», поскольку это может помочь сверить поведение изучаемых сегодня объектов с древними записями о них, хранящимися в научных архивах. Космос живет неторопливо, и чем древнее сведения, тем они ценнее. Представления людей о звездном небе, бытовавшие еще до появления письменности, остались в материальных памятниках культуры – росписи керамики, резьбе по камню и кости. Археологи и астрономы выяснили, что наиболее древние астеризмы человек выделил на небе еще в каменном веке, более 15 тысячелетий назад. Некоторые исследователи считают, что первые изображения неба появились одновременно с рождением первых образцов наскальной живописи.
Жизненно важную роль для древнего человека играли два светила – Солнце и Луна. Наблюдая за их движением, люди заметили, что дневной путь Солнца зависит от сезона: двигаясь с востока на запад, Солнце весной день ото дня все сильнее поднимается к северу, а осенью опускается к югу. Оказалось, что Луна и яркие «подвижные» звезды, которые позже греки назвали планетами, движутся среди звезд примерно по тому же пути, что и Солнце. И еще люди заметили, что в разные сезоны года различные, но вполне определенные звезды восходят незадолго до наступления утра, а другие звезды заходят сразу после захода Солнца. Для пастухов и земледельцев это стало удобным методом сезонного прогноза. Чтобы запомнить движение Солнца, Луны и планет, они отмечали важнейшие звезды, лежащие на их пути. Позже, создав себе богов, они отождествили некоторых из них со звездами на небе. Древние шумеры, жившие на Ближнем Востоке 5000 лет назад, дали названия многим известным созвездиям, особенно в Зодиаке – области неба, через которую проходят пути Солнца, Луны и планет. Похожие группы звезд выделяли жители долины Тигра и Евфрата, Финикии, Греции и других частей Восточного Средиземноморья. Зодиаком (греч. zödiacos cyclos — звериный круг) эту область называют потому, что многие созвездия в ней носят «животные» имена: Лев, Телец, Скорпион, Рыбы, Рак.
Рис. 1.1. Неолитическая «карта» звездного неба, включающая изображение Плеяд, изготовленная из бронзы с золотыми накладками. Найдена в Германии, близ г. Небра, в 1999 г.
Исторические имена звезд и созвездий – памятники древней культуры человека, его мифов, его первого интереса к звездам, поэтому наибольший интерес к ним проявляют сейчас историки науки и культуры, которым эти «начертанные на небесах слова» помогают понять образ жизни и мышления древних людей. Многим известным созвездиям названия даны в честь мифических персонажей: Андромеда, Кассиопея, Персей и т. п. Нередко это животные, также вошедшие в мифы, – Лев, Дракон, Большая Медведица и т. п. Попали на небо примечательные объекты древности и современности – Весы, Жертвенник, Компас, Телескоп, Микроскоп… Имена некоторых созвездий просто обозначают фигуру, образованную яркими звездами, – Треугольник, Стрела, Южный Крест и т. п. Часто одна или несколько ярчайших звезд в созвездии имеют собственные имена: Сириус в созвездии Большой Пес, Вега в созвездии Лира, Капелла в созвездии Возничий и др. Названия звезд, как правило, связаны с названием самого созвездия, например, обозначают части тела мифического персонажа или животного.
Каноническими считаются латинские названия созвездий: ими пользуются астрономы всех стран в своей научной практике. Но в каждой стране эти названия обычно переводят на собственный язык. Иногда эти переводы небесспорны. Например, в русском языке нет единой традиции названия созвездия Centaurus: его переводят как Центавр или как Кентавр (с точки зрения единообразия астрономических и литературных текстов предпочтительнее выглядит Кентавр). С годами менялась традиция перевода названий таких созвездий, как Cepheus (Кефей, Цефей), Coma Berenices (Волосы Вероники, Волосы Береники), Canes Venatici (Борзые Собаки, Гончие Собаки, Гончие Псы). Поэтому в книгах разных лет и разных авторов названия созвездий могут немного различаться.
На основе латинских наименований созвездий для них были приняты и сокращенные трехбуквенные обозначения: Lyr для Lyra, UMa для Ursa Major и т. п. (см. табл. 1 главы 9). Обычно их используют при указании звезд в этих созвездиях: например, звезда Вега, ярчайшая в созвездии Лиры, обозначается как α Lyrae (родительный падеж от Lyra) или кратко – α Lyr, Сириус – α СМа, Алголь – ß Per, Алькор – 80 UMa и т. д.
Кроме официально утвержденных названий, в каждой стране существуют и свои собственные, народные названия созвездий. Обычно это даже не созвездия, а астеризмы – выразительные группы ярких звезд. Например, на Руси семь ярких звезд в созвездии Большая Медведица в старину называли «Ковш», «Телега», «Лось», «Коромысло» и т. д. В созвездии Орион выделялись Пояс и Меч под названиями «Три Царя», «Аршинчик», «Кичиги», «Грабли». Звездное скопление Плеяды, не выделенное астрономами в отдельное созвездие, тем не менее у многих народов имело собственное имя; на Руси его зовут «Стожары», «Решето», «Улей», «Лапоть», «Гнездо» (или «Утиное гнездо») и т. п.
Видимость созвездий и планет
Рисунок созвездий на небе сохраняется тысячелетиями, несмотря на то, что звезды хаотически движутся в пространстве со скоростями десятки километров в секунду. Но расстояния до звезд так велики, что заметить глазом взаимное перемещение звезд невозможно даже на протяжении тысячелетий. Тем не менее картина созвездий, доступных жителям разных областей Земли, заметно меняется от эпохи к эпохе. В этом повинно движение самой Земли. Напомню, как оно происходит.
Земля вращается вокруг собственной оси и обращается по орбите вокруг Солнца. Эклиптика – это отраженная на небесной сфере плоскость орбиты Земли в ее движении вокруг Солнца. Второе движение Земли – суточное вращение вокруг оси – определяет другую важнейшую линию – небесный экватор (отражение земного экватора). Эти два небесных круга пересекаются под углом 23° 26′: под таким углом наклонена ось вращения Земли к ее орбитальной оси. Этот наклон определяет смену сезонов: полгода чуть больше солнечного тепла получает Северное полушарие Земли, вторые полгода – Южное. Будь этот угол больше, наше лето было бы жарче, а зима холоднее.
Для нас, жителей средней полосы, наклон земной оси проявляется в том, что зимой Солнце опускается под небесный экватор и ходит днем низко у горизонта, а летом, поднимаясь выше экватора (максимум на те же 23,4°), рано восходит, поздно заходит, а в полдень поднимается почти в зенит. Осенью и весной – в дни равноденствий – Солнце пересекает небесный экватор в точках, которые так и называют: точка осеннего равноденствия и точка весеннего равноденствия. Это и есть точки пересечения небесного экватора и эклиптики, с которыми связаны важнейшие системы небесных координат.
Рис. 1.2. Наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты служит причиной смены времен года.
Легко понять, что не каждому жителю Земли доступны для наблюдения все 88 созвездий нашего неба. Рассмотрим предельные случаи. Наблюдатель на Северном полюсе каждую безоблачную ночь может видеть все созвездия северной полусферы неба, но только их; южные созвездия он никогда не увидит – для него они всегда под горизонтом. А наблюдатель на Южном полюсе может видеть только южные созвездия. Этих наблюдателей можно уподобить двум пассажирам автобуса, сидящим у противоположных окон: каждый видит только свою сторону улицы. Зато наблюдатель на экваторе, как водитель автобуса, может в течение года увидеть все уголки звездного неба (в течение суток этого сделать не удастся, поскольку мешает Солнце). Соответственно, в средних широтах Северного полушария доступны для наблюдения все северные и только часть южных созвездий. В Южном полушарии – наоборот.
Теперь представим себе, что земная ось немного изменила свою ориентацию. Для наблюдателей на Северном и Южном полюсах – то есть для «пассажиров», сидящих у противоположных «окон», – этот маневр равноценен повороту автобуса; в результате наблюдателям становятся видны иные части неба, но все равно каждому из них остается доступной лишь половина небосвода. Для наблюдателя на экваторе ничего не изменилось: в течение года он все равно увидит все уголки неба, только в несколько иной последовательности. А для жителя средней полосы ситуация изменилась частично: некоторые звезды становятся ему недоступны, зато ранее не наблюдавшиеся звезды он начинает видеть.