Самые частые "астрономические" вопросы и мифы

[Ernest]

Почему Луна (Солнце) у горизонта такая большая, а в зените - маленькая?

Действительно при первом же взгляде мы удивляемся огромному диску Луны или Солнца на закате или восходе, в то время как высоко над горизонтом он совсем не поражает воображение. Встречаются забавные науко-подобные объяснения этого явления, например, его связывают увеличивающим действием атмосферы вблизи горизонта. На самом деле это сугубо иллюзорный факт. Простейшие угловые измерения показывают, что по сравнению с зенитом, изменение видимого углового размера диска Луны/Солнца у горизонта ничтожно (диски светил у горизонта вследствие дифференциальной атмосферной рефракции "плющит", то есть сжимает по вертикали, кроме того Луна у горизонта на 7 тыс. км. дальше от нас чем в зените) и ни как не может быть объяснением феномена. Очевидно, что Луна у горизонта нам только представляется огромной! Эффект сугубо психологический.

Похоже, у нас в мозгах модель мира довольно далекая от реальной - небесная твердь (по которой летают птицы и самолеты, движутся облака, Луна и Солнце...) нам представляется чем-то вроде крышки от гигантской сковородки на дне которой (ближе к середине) стоим мы, а ее края - линия горизонта. То есть "небо" как бы довольно близко к нам над нашей головой и удалаяется по мере приближения к горизонту. В общем-то это обычно верно для объектов представляющих некую непосредственную важность для земного наблюдателя: облака на горизонте очевидно далеки, а над нашей головой (возможно с дождем и молниями) - близко. Самолет невысоко над горизонтом - далекая точка, а над головой (с шумом, а может быть и бомбами ) - близко. Утка пролетающая над охотником прекрасная близкая цель для возможно успешного выстрела, а далеко за рекой у линии горизонта - даже и не видна толком, такая маленькая.

А вот Луна и Солнце (с их почти неизменными угловыми размерами) играют шутку с этой нашей подсознательной моделью. В направлении горизонта их угловая величина в пол градуса говорит нам об их огромных линейных размерах (особенно если есть с чем сравнить у линии горизонта - зданиями, деревьями...) и мозги придают этим размерам психологически важный статус (ведь линия горизонта это очень далеко!!! - много километров). В то же время как высоко над горизонтом, тем более вблизи зенита, их полуградусная величина ничем особенным не выделяется - примерно таковы-же угловые размеры пролетающих над головами таких ничтожных тварей как воробьи, голуби и вороны. Солнце и Луна кажутся нам на расстоянии того, что мы называем "небом" - несколько сотен метров в лучшем случае (нижняя кромка облаков). На таком расстоянии реальный размер, соответствующий половине градуса уже не столь угрожающе велик и наше успокоенное сознание приписывает Луне (Солнцу) относительно малый размер.

[Ernest]

Что за яркая звезда стала светить мне в окно по вечерам?

Венера

Обычно отвечать можно незамедлительно - Венера. Эта самая яркая из планет время от времени украшает собой то запад вечернего, то восток утреннего неба. Ее блеск в такое время может быть почти в 100 раз ярче Веги! И такая "звезда" невольно обращает на себя внимание даже не очень внимательных к небесным явлениям обывателей. Ниже приведена табличка, когда Венера будет видна наилучшим образом ближайшие годы.

Период видимости Венеры	Утро/Вечер
Март 2012	Вечер
Август 2012	Утро
Ноябрь 2013	Вечер
Март 2014	Утро
Июнь 2015	Вечер
Октябрь 2015	Утро
Январь 2017	Вечер
Июнь 2017	Утро
Август 2018	Вечер
Январь 2019	Утро
Март-Апрель 2020	Вечер
Август-Октябрь 2020	Утро
Октябрь 2021	Вечер
Март 2022	Утро
Весна 2023	Вечер
Осень 2023	Утро
Декабрь 2024	Вечер

Юпитер

Часто роль такой интригующей звезды-бродяги может выполнять Юпитер. Особенно когда он виден невысоко над горизонтом. Он также обычно очень ярок - почти в десять раз ярче самых ярких звезд. Его отличие в том, что Юпитер может быть виден много выше над горизонтом, чем Венера и в том числе далеко за полночь. Ниже приведена табличка сезонов ближайших лет, когда Юпитер особенно удобен для наблюдений. Для нас жителей умеренных широт северного полушария зима и весна - наилучшие сезоны для наблюдений Юпитера.

Год	Сезон
2012	начало зимы
2013	середина-конец зимы
2015	весна
2016	середина-конец весны
2017	весна-лето
2018	начало-середина лета
2019	середина-конец лета
2020	конец лета
2021	лето-осень
2022	осень
2023	конец осени - первая половина зимы
2024-2025	зима

Марс

Реже красноватая планета Марс в своих противостояниях может вызывать любопытство случайных наблюдателей. Он не достигает яркости Венеры, но вполне может конкурировать (хоть и недолго) с Юпитером, выделяясь на небе, особенно во времена соединений с привлекающими взгляд Луной или Венерой. Ниже приведен список противостояний Марса, когда его блеск достигает максимума и когда он имеет наибольший шанс быть замеченным. Для нас северян зимние противостояния Марса предпочтительны (планета поднимается по-выше), хотя в это время он и не достигает таких размеров и яркости, как во время летних, так называемых Великих, противостояний.

Год	Месяц	Блеск
2012	февраль-март	-1.2m
2014	март-апрель	-1.4m
2016	май	-2.0m
2018	июль-август	-2.8m
2020	октябрь	-2.6m
2022	зима	-2m
2025	конец зимы - начало весны	-1m

Прочее

Ну и совсем редко подобные вопросы возникают из-за Сатурна и действительно ярких звезд - все же они уже не так сильно выделяются на фоне других. Зимой это может быть разноцветный Сириус низко проплывающий над южным горизонтом. Летом - оранжевая звезда Арктура в западном направлении. Осенью - белая Капелла восходящая на северо-востоке.

[Ernest]

Каким должен быть телескоп, чтобы увидеть звезды не как точки, а в виде пусть бы и маленьких, но дисков?

Звезды и так в телескоп не видны именно в виде точек. Дефекты оптики, дифракция на краях объектива телескопа, возмущения атмосферы приводят к тому, что изображения звезд размываются и видны в телескопы как пятна более-менее регулярной, часто довольно прихотливой формы. Однако эти пятна имеют мало общего с изображением собственно дисков звезд. Для того, чтобы зафиксировать диски звезд надо преодолеть пределы разрешения накладываемые несовершенствами оптики телескопа и атмосферы. На современных крупных телескопах это решается при помощи так называемой адаптивной оптики, когда форма зеркала подстраивается под те возмущения, которые возникают на пути света к фотоприемнику. Это очень сложная и высоконаучная техника, но и она не в силах преодолеть предел накладываемый волновой природой света. Телескоп для построения изображения использует только ту часть света, испущенного объектом наблюдения, которая проходит через его объектив (главное зеркало). То есть получает только частичную информацию об объекте. Эта частичность, связанная с ограниченными размерами объективов телескопов (их входной апертуры), и приводит к проявлениям дифракции, которая замыливает самые тонкие детали изображения. Чем входная апертура телескопа больше, тем проявления дифракции меньше и тем больше шансов различить диски самых близких к нам звезд.

Ниже приведена таблица из звезд с самыми большими видимыми диаметрами своих дисков. Для каждой из них был посчитан диаметр входной апертуры телескопа (в метрах), который мог бы при благоприятных условиях показать подобие диска звезды. Как видим, все уже вполне достижимо! Только надо иметь ввиду, что для того, чтобы рассмотреть какие-то детали на этих дисках звезд (скажем, пятна) понадобятся входные апертуры с размерами на порядок-два большие.

Обозначение	Название	Диаметр звезды*	Расстояние**	Угл. размер***	Диаметр телескопа, м
R Dor	R Золотой Рыбки	370	178	0.052-0.062	2.0
α Ori	Бетельгейзе	936	430	0.049-0.060	2.0
o Cet	Мира	402	300	0.047	3.0
α Sco	Антарес	800	605	0.042	3.3
γ Cru	Гакрукс	113	87.9	0.040	3.4
α Her	Рас Альгети	387	360	0.030	4.4
α Tau	Альдебаран	44.2	65.1	0.021	6.5
α Boo	Арктур	26	37	0.020	6.6
β Peg	Шеат	95	196	0.020	6.6
α Tau	Альдебаран	44.2	65.1	0.021	6.5
α Aur	Капелла	12	42.2	0.009	15.6
α Hya	Альфард	50.5	180	0.009	15.8
γ Leo	Альгеба	32	126	0.008	17.4
α UMa	Дубхе	30	124	0.008	18.3
β Gem	Поллукс	8	33.7	0.0075	18.6
α Ari	Гамал	15	65.9	0.0072	19.4
α Cen	Альфа Центавра	1.22	4.4	0.007	19.4
α Car	Канопус	65	310	0.0066	21.1
α CMa	Сириус	1.7	8.6	0.0062	22.4
α CMi	Процион	2	11.4	0.0055	25.2
δ CMa	Везен	200	1800	0.0035	39.8
α Aql	Альтаир	1.8	16.8	0.0034	41.3
β Ori	Ригель	78	770	0.0032	43.7
α Per	Мирфак	56	590	0.0030	46.6
α Lyr	Вега	2.3	25.3	0.0029	48.7
ζ Sco	Саргас	20	270	0.0023	59.7

Примечания:
*Диаметр звезды - по отношению к диаметру Солнца (который составляет 1380000 км)
**Расстояние до звезды - в световых годах (примерно 10¹⁶ метров)
***Угл. размер - в угловых секундах

[Ernest]

Есть-ли какие-то астрономические предпосылки
для "Конца Света" 21-го декабря 2012 года?

Хм... никаких - рядовой день отмеченный в астрономическом календаре только одним ежегодным событием - это день зимнего солнцестояния. Земля в своем вращении вокруг Солнца подставляет ему свое южное полушарие и максимально полно прячет северное. Другими словами воображаемое продолжение оси суточного вращения Земли своим южным концом пересекается с осью Земной орбиты вокруг Солнца. Для нас жителей земли это значит, что Солнце будет находиться в максимальном южном отклонении от экватора: в южном полушарии лето в разгаре и это самый длинный день в году - Солнце поднимается выше всего над горизонтом, в северном - зима с самым коротким днем в году, Солнце в полдень находится на минимальной высоте над горизонтом.

Солнце как обычно в этот день проецируется на область Млечного Пути окружающую знаменитые туманности "Лагуна" и "Трехраздельная".

Планеты Солнечной системы также имеют ни чем не примечательную конфигурацию: Марс в Стрельце примерно в 25 градусах впереди (к востоку от) Солнца, Меркурий в Змееносце в 15 градусов позади (к западу от) Солнца, Венера в Скорпионе в 23 градусах позади Солнца, Сатурн в Деве в 50 градусах позади Солнца, Юпитер в Тельце в оппозиции к Солнцу, Луна в первой четверти в Рыбах.

В этот день будет на исходе метеорный поток Гемениды и примерно в максимуме не очень интенсивный поток Урсид.

На верхней границе ковша Большой Медведицы можно будет наблюдать умеренно яркую телескопическую комету C/2012 K5 LINEAR.

[Ernest]

Видны-ли звезды на дневном небе из колодца (через печную трубу)?

Это очень древний миф, который в свое время развенчивал еще и Аристотель.
Подоплека мифа состоит в том, что на дне колодца глаза не так сильно засвечиваются небом и их чувствительности становится достаточно, чтобы увидеть звезды. Отчасти это верно - зрение в темном помещении или там на дне колодца действительно адаптируется к окружающей темноте и становится более чувствительным. Но звезды на дневном небе мы не видим не по причине недостаточной их яркости, а потому что их яркость становится недостаточно для того, чтобы различить на фоне яркого неба. То есть не достаточна чувствительность глаз к контрасту звезда/фон. Этот контраст не меняется от того, что наблюдатель помещен в темноту - напротив, слепящее отверстие через которое видно небо ухудшает контрастную чувствительность глаз к различению звезд.
Любопытно, что при достаточном угловом удалении Венеры от Солнца эта планета довольно уверенно видна невооруженным глазом даже и на дневном небе. Видимости способствует чистое не запыленное небо (лучше высокогорное) без дымки, а также точное знание, где именно находится Венера. Еще лучше Венера видна в бинокль, там более подзорную трубу, с выходным зрачком 2-3 мм (например, 12х40 или 8х30), когда яркость фона приглушается, а блеск звездообразного объекта возрастает. Использование телескопа также позволяет видеть яркие звезды (1-ой, 2-ой звездной величины) на дневном небе, хотя и не без ухищрений (вроде тщательного наведения на объект наблюдения, изоляции зрения от внешней засветки, применения больших увеличений).

см. также старую и толковую статью из "Кванта"

[Plinius]

Тоже вроде как по теме, если кто не читал.

ЧЕТЫРЕ ЖИВУЧИХ МИФА О ТЕЛЕСКОПАХ, Гари Сероник

---

Комментарий от Эрнеста:
Гари Сероник довольно известный в наших кругах писатель - популяризатор любительских астрономических наблюдений и он умело пользуется писательскими приемами для того, чтобы привлечь читателей и заразить их своим увлечением. В частности, этой статьи под видом разоблачения "мифов" он заставляет молодого читателя (обычно критически настроенного ниспровергателя авторитетов) усвоить несколько полезных знаний уровня чуть более высокого чем азбучного (ну и не без промоушена в пользу производителей больших Добсонов ).

• Про пирекс и "обычное" стекло - автор подводит читателя к тому что важно более уделять внимание проветриванию внутреннего объема рефлектора, чем спорить до хрипоты об оптимальном материале главного зеркала. Хотя то, что он называет "мифом" - в общем-то плоская правда. Пирекс действительно лучше, чем "обычное" витринное стекло. Немного лучшая теплопроводность, немного меньшие тепловые деформации, большая однородность материала дают производителю возможно выпускать в среднем более качественные зеркала из перикса, а наблюдателям раньше начинать наблюдения требующие более полной тепловой стабилизации оптики.
• Про большую чувствительность крупной оптики к засветке - как-бы опровергая этот "миф" автор подводит читателя к пониманию важности контраста и минимальной засветки при наблюдениях дипскай-объектов. При этом чуть более дотошному читателю или просто опытному наблюдателю понятно, что габаритный и не очень мобильный инструмент, каждое использование которого требует от наблюдателей изрядных усилий, имеет больший смысл вывезти за город под незасвеченное небо, чем маленькую "дудку", которую совсем не зазорно вынести во двор или использовать на балконе городского дома по планетам или луне. Так что и этот "миф" - совсем не миф, а простое следствие из специализации крупной апертуры по дипскай-объектам видимость которых чувствительно к уровню искусственной городской засветки.
• Про больший размер центрального экранирования "быстрых" Ньютонов - под видом ниспровержения этого как бы "мифа" автор показывает, что размер диагонального зеркала кроме обрезания или нет осевого светового пучка еще влияет и на виньетирование внеосевых пучков. Однако, понятно, что для реально крупных Добсонов с апертурой 12" и более размер диагонального зеркала (а следовательно и центральное экранирование) - простая функция диаметра трубы, высоты фокусера и... относительного отверстия.
• Про большую чувствительность крупноапертурных телескопов к атмосферным возмущениям - автор пытается снять с читателя страх перед большими телескопами. Типа: "не бойтесь и с большой апертурой вам будет прикольно"! Хотя очевидно, что при случайном распределении возмущения волнового фронта из-за атмосферных флуктуаций большая апертура имеет больше шансов "подхватить" большее по амплитуде возмущение...

[Ernest]

Почему звезды мерцают?

В ясную тихую зимнюю ночь когда небо полно звезд, достаточно чуть задержать взгляд на самых ярких из них (Сириус, Бетельгейзе, Капелла...) чтобы заметить что они имеют быстропеременный блеск и даже цвет. Говорят, что переливаются всеми цветами радуги. Более внимательные и сведущие наблюдатели замечают также, что планеты (Юпитер, Марс, Сатурн, Венера) напротив светят ровно без переменчивости в своем блеске и цвете. В чем-же дело?

Влияние атмосферы

Стоит заметить, что, хотя и существуют так называемые переменные звезды (чей блеск непостоянен во времени), рассматриваемый эффект мерцания никак не связан с переменностью звезд. За видимое глазами мерцание звезд ответственная атмосфера земли, точнее ее оптическая неоднородность в сочетании с динамичностью (подвижностью). Оптическая неоднородность связана с тем, что масса атмосферы составлена из неоднородных по температуре и влажности фрагментов (показатель преломления воздуха существенно зависит от его температуры и влажности), которые к тому-же хаотически перемешиваются между собой под воздействием ветра, восходящих и нисходящих воздушных потоков. Такие фрагменты или пузыри воздуха (отличающиеся по температуре и влажности от основной массы атмосферы) подобные изюму в булке и астрономы их называют подвижными воздушными линзами. Луч зрения (от глаза наблюдателя в направлении звезды) пересекают множество быстро перемещающихся воздушных линз. Некоторые из них рассеивающие свет (пузырь теплого воздух), некоторые собирающие (холодные фрагменты). Если луч зрения пересекла рассеивающая воздушная линза мы видим падение блеска звезды, собирающая линза увеличивает его, пересекая край линзы луч претерпевает небольшое преломление что, во-первых, немного смещает изображение звезды со своего среднего положения (звезды "дрожат"), а, во-вторых, окрашивает ее изображение цветами радуги (вследствие дисперсии - разности показателя преломления для разных длин волн).

Понимая теперь природу мерцания звезд, можно делать какие-то выводы и в отношении этого явления.

Должно быть очевидным, что блеск звезд в зените должен в меньшей степени быть подвержен влиянию атмосферной неоднородности - свет от них проходит меньшую толщу атмосферы и ее неоднородностей. Не трудно посчитать, что при высоте звезды над горизонтом 30 градусов - свет проходит вдвое больший путь в атмосфере по сравнению с зенитом, при высоте 20 градусов - втрое больший. Отсюда и мерцания, цветные переливы более характерны для ярких звезд ближе к горизонту.

Яркие звезды заметнее мерцают и переливаются цветами радуги просто ввиду особенностей зрения, которому труднее уследить быстропеременные изменения блеска и цвета тусклых объектов.

Мерцание тем интенсивнее, чем более неустойчива погода, интенсивнее восходящие и нисходящие потоки в атмосфере.

Ну а как-же планеты?

Почему блеск планет более устойчив и в меньшей степени поддается динамике неоднородностей атмосферы? Хотя планеты и представляются невооруженному глазу точечными объектами сродни звездам их угловой размер во много тысяч раз больше чем у звезд. Скажем, Юпитер это диск угловым диаметром около 40 угловых секунд (диски даже самых близких звезд видны под углом в тысячные доли угловой секунды). Для того, чтобы заставить его мерцать, надо, чтобы все точки этого диска синхронно попали под действие одной и той-же воздушной линзы. То есть эта "линза" на расстоянии 5 км (типичная высота на которой локализуется слой воздушных линз) должна иметь размер более 1 метра, в то время как типичный их размер много меньше (порядка 200 мм). То есть различные части диска Юпитера находятся под воздействием независимых воздушных линз разной силы и знака, их усредненное действие приводит к тому что глаз получает от этой планеты примерно одну и ту-же сумму света.

[Jimodza]

Движение земли вокруг солнца

[Ernest]

Полярная звезда - самая яркая на небе

Это очень устойчивое заблуждение. Я буквально на днях столкнулся с очередным носителем этого мифа. Парень спорил с моей дочерью о яркой "звезде" на вечернем небе: "Это Полярная!" Дочь пыталась осторожно возражать, что это Венера. Мне пришлось выступать арбитром. Наше северное майское деревенское небо потемнело достаточно, чтобы прорезались рисунки созвездий и я лазерной указкой ткнул в настоящую Полярную, провел экскурсию по небу. Показал Большую и Малую Медведицу, созвездия Льва, Волопаса, Лебедя, Кассиопеи и яркие весенние звезды: Арктур, Вегу, Ригель, Денеб, Капеллу... Но, кажется, был не очень убедителен. Парень настаивал (хотя уже и не столь уверенно), что в городе-то Полярная самая яркая.

На самом деле в списке самых ярких звезд, Полярная с ее звездной величиной 2m находится на 48-м месте - далеко после Сириуса -1.5m (который примерно в 25 ярче), Арктура и Веги с их примерно нулевой звездной величиной (в 6 раз более ярких), Бетельгейзе 0.5m (в четыре раза ярче) и т.д... Блеск Полярной примерно равен блеску Мицара - четвертой по яркости звезде из образующих Ковш Большой Медведицы.

Вот список первых 25 самых ярких звезд: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0 ... 0%B7%D0%B4, который заканчивается лямбдой Скорпиона с блеском 1.63m. Это звезды, свет которых пробивается сквозь засветку от уличного освещения на небе крупных городов. В англоязычной версии этой страницы список состоит из 92 звезд, включающий и Полярную. Он заканчивается бетой Скорпиона с блеском 2.5m и по сути представляет собой список звезд пригородного неба. Список из 300 ярчайших звезд заканчивается на Хи Змеи с блеском 3.54m. Эти звезды видны на небе дальних пригородов.