Картина звездного неба, которую можно наблюдать в ясную, безоблачную ночь, содержит около 3000 звезд - ничтожную часть из 150-миллионного скопления звезд нашей Галактики.

Для навигационных целей из всего множества светил использу­йся их малая часть - наиболее яркие звезды, планеты, а также Солнце и Луна.

Из 9 планет солнечной системы представляют интерес те, кото­рые видны невооруженным глазом: Венера, Марс, Юпитер и Сатурн; их называют навигационными.

Перечень из 160 навигационных звезд приводится во многих пособиях и документах, например: МАЕ, Мореходные таблицы (MT-2000), МАЛ.

Наиболее ярких и удобных для определения места судна насчи­тывается 25-30 звезд, что облегчает задачу их опознания на небо­своде.

Опознание навигационных звезд производится в первую оче­редь по конфигурации созвездий, в которых они расположены. В северных широтах ориентирование по звездам удобнее всего начи­нать с отыскания на северной половине неба известного всем со­звездия Большой Медведицы, напоминающего очертание ковша. Далее, соединив условной линией крайние звезды ковша аир Боль­шой Медведицы (Дубхе и Мсрак), следует отложить полученный отрезок 5 раз, в конце этой продленной линии обнаружится а Ма­лой Медведицы - Полярная звезда. Полярная звезда находится практически в точке северного полюса мира, поэтому направление на нее соответствует направлению на север (N), а высота Полярной звезды над горизонтом соответствует географической широте (ср) наблюдателя (рис. 6.1).

В ряде случаев в качестве опорного созвездия удобнее исполь­зовать созвездие Ориона (рис. 6.2).

В северо-западных районах России в начале зимы это созвездие в виде мощного суженого четырехугольника с характерным косым поясом находится в южной части неба. К северу от Ориона находят­ся созвездия Тельца, Возничего и Близнецов, к западу и юго-западу созвездия Малого пса и Большого пса. Наиболее яркие звезды из этих созвездий: Ригель, Бетельгейзе, Альдебаран, Капелла, Кастор, Поллукс, Процион и Сириус.

Другим важным признаком опознания звезд служит видимая яркость (блеск) звезды. Блеск звезды оценивается ее «видимой ве­личиной» т, приводимой в справочных пособиях. Блеск m = 0 имеют очень яркие звезды (например, Вега и Арктур); самая яркая звезда Сириус имеет блеск m= -2. Звезды с блеском m = 2 в шесть раз сла­бее по блеску, чем звезды с m=0. На звездных картах, звездном гло­бусе блеск звезд показан размерами их изображений.

Дополнительным признаком опознания звезд служит их цвет. Возможны следующие цвета: голубой, белый, оранжевый, желтый, красный, темно-желтый.

Существенная помощь в опознания светил - это использова­ние звездного глобуса.

«Существует лишь один безошибочный способ определения места и направления пути судна в море - астрономический, и счастлив тот, кто знаком с ним!», - этими словами Христофора Колумба мы открываем цикл очерков - уроков астронавигации.

Морская астронавигация зародилась в эпоху великих географических открытий, когда «на деревянных кораблях плавали железные люди», к на протяжении веков впитала опыт многих поколений мореплавателей. За последние десятилетия она обогатилась новыми измерительными и вычислительными средствами, новыми-методами решения навигационных задач; недавно появившиеся спутниковые навигационные системы по мере их дальнейшего развития сделают все трудности судовождения достоянием истории. Роль морской астронавигации (от греческого астрой - звезда) остается исключительно важной и в наши дни. Цель нашей серии очерков - познакомить судоводителей-любителей с доступными в условиях яхтенного плавания современными способами астрономического ориентирования, которые чаще всего используются в открытом море, но могут быть применены и в тех случаях прибрежного плавания, когда береговые ориентиры не видны или их не удается опознать.

Наблюдения небесных ориентиров (звезд, Солнца, Луны и планет) позволяют мореплавателям решать три основные задачи (рис. 1):

• 1) измерять время с достаточной для приближенного ориентирования точностью;
• 2) определять направление движения судна даже при отсутствии компаса и поправку компаса, если он имеется;
• 3) определять точное географическое место судна и контролировать правильность его пути.

В зависимости от применяемых мореходных инструментов, пособий и вычислительных средств точность решения астронавигационных задач будет различной. Для возможности их решения в полном объеме и с вполне достаточной для плавания в открытом море точностью (погрешность места - не более 2-3 миль, в поправке компаса - не более 1°) необходимо иметь:

• навигационный секстан и хорошие влагозащищенные часы (лучше электронные или кварцевые);
• транзисторный радиоприемник для приема сигналов времени и микрокалькулятор типа «Электроника» (этот микрокалькулятор должен иметь ввод углов в градусной мере, обеспечивать вычисление прямых и обратных тригонометрических функций, выполнять все арифметические операции; наиболее удобна «Электроника» БЗ-34); при отсутствии микрокалькулятора можно пользоваться математическими таблицами или специальными таблицами «Высоты и азимуты светил» («ВАС-58»), изданными Главным управлением навигации и океанографии;
• морской астрономический ежегодник (МАЕ) или другое пособие для расчета координат светил.

При отсутствии на судне какого-либо из перечисленных выше средств астронавигации сама возможность астронавигационного ориентирования сохраняется, но понижается его точность (оставаясь, однако, вполне удовлетворительной для многих случаев плавания на яхте). Кстати сказать, некоторые инструменты и вычислительные средства настолько просты, что могут быть изготовлены самостоятельно.

Астронавигация - это не только наука, но и искусство - искусство наблюдать светила в морских условиях и безошибочно выполнять вычисления. Пусть первоначальные неудачи вас не разочаровывают: немного терпения и появятся необходимые навыки, а вместе с ними придет высокое удовлетворение искусством плавания вне видимости берегов.

Все методы астронавигации, которые вы будете осваивать, многократно проверены на практике, они уже не раз сослужили хорошую службу морякам в самых критических ситуациях. Не откладывайте их освоение «на потом», овладевайте ими при подготовке к плаванию; успех похода решается на берегу!

Астронавигация, как и вся астрономия, - наука наблюдательная. Ее законы и методы выведены из наблюдений видимого движения светил, из зависимости между географическим местом наблюдателя и видимыми направлениями на светила. Поэтому изучение астронавигации мы и начнем с наблюдений светил - научимся их опознавать; попутно ознакомимся с необходимыми нам в дальнейшем началами сферической астрономии.

Небесные ориентиры

Для ориентирования на море применяются лишь наиболее яркие звезды, их называют навигационными. Чаще всего наблюдаемые навигационные звезды перечислены в табл. 1; полный же каталог навигационных звезд имеется в МАЕ.

Картина звездного неба неодинакова в различных географических районах, в разные сезоны года и в разное время суток.

Приступая к самостоятельному поиску навигационных звезд в северном полушарии Земли, при помощи компаса определите направление на точку Севера, расположенную на горизонте (обозначена буквой N на рис. 2). Над этой точкой на угловом расстоянии, равном географической широте вашего места φ, расположена звезда Полярная - самая яркая среди звезд созвездия Малой Медведицы, образующих фигуру ковша с изогнутой ручкой (Малого Ковша). Полярную обозначают греческой буквой «альфа» и именуют α Малой Медведицы; она уже несколько столетий используется мореплавателями в качестве основного навигационного ориентира. При отсутствии компаса направление на север легко определяется как направление на Полярную.

В качестве масштаба для грубого измерения угловых расстояний на небосводе можно применять угол между направлениями от вашего глаза на кончики большого и указательного пальцев вытянутой руки (рис. 2); это примерно 20°.

Видимый блеск звезды характеризуется условным числом, которое называют звездной величиной и обозначают буквой m . Шкала звездных величин имеет вид:

Земная атмосфера наблюдается нами в форме небесного свода (рис. 3), приплюснутого над головой. В морских условиях ночью расстояние до горизонта кажется примерно в два раза большим, чем расстояние до расположенной над головой точки зенита Z (от арабского замт - верх). Днем видимая приплюснутость небосвода может возрасти в полтора-два раза в зависимости от облачности и времени суток.

Вследствие очень больших расстояний до небесных светил они представляются нам равноудаленными и расположенными на небосводе. По этой же причине взаимное расположение звезд на небосводе изменяется очень медленно - наше звездное небо мало чем отличается от звездного неба Древней Греции. Лишь ближайшие к нам небесные тела - Солнце, планеты, Луна заметно перемещаются на фойе созвездий - фигур, образованных группами взаимонеподвижных звезд.

Сплюснутость небосвода приводит к искажению глазомерной оценки величины видимой высоты светила - вертикального угла h между направлением на горизонт и направлением на светило. Эти искажения особенно велики при малых величинах высот. Итак, еще раз отметим: наблюдаемая высота светила всегда больше истинной его высоты.

Направление на наблюдаемое светило определяется его истинным пеленгом ИП - углом в плоскости горизонта между направлением на Север и линией пеленга светила ОД, которая получается пересечением проходящей через светило вертикальной плоскости и плоскости горизонта. ИП светила измеряется от точки Севера по дуге горизонта в сторону точки Востока в пределах 0°-360°. Истинный пеленг Полярной равен 0° с погрешностью не более 2°.

Опознав Полярную, найдите на небосводе созвездие Большой Медведицы (см. рис. 2), которое иногда называют Большой Ковш: оно расположено на расстоянии 30°-40 от Полярной, причем все звезды этого созвездия - навигационные. Если вы научились уверенно опознавать Большую Медведицу, то сможете находить Полярную без помощи компаса - она находится по направлению от звезды Мерак (см. табл. 1) на звезду Дубге на удалении, равном 5 расстояниям между этими звездами. Симметрично Большой Медведице (относительно Полярной) расположено созвездие Кассиопеи с навигационными звездами Кафф (β) и Шедар (α). В морях, омывающих берега СССР, все упомянутые нами созвездия ночью видны над горизонтом.

Отыскав Большую Медведицу и Кассиопею, нетрудно опознать расположенные вблизи них другие созвездия и навигационные звезды, если воспользоваться картой звездного неба (см. рис. 5). При этом полезно знать, что дуга на небосводе между звездами Дубге и Беветнаш приближенно равна 25°, а между звездами β и ε Кассиопеи - около 15°; эти дуги также можно применять в качестве масштаба для приближенной оценки угловых расстояний на небе.

В результате вращения Земли вокруг своей оси наблюдается видимое нами вращение небосвода в сторону Запада вокруг направления на Полярную; каждый час звездное небо поворачивается на 1 ч = 15°, каждую минуту на 1 м = 15", а за сутки на 24 ч = 360°.

2. Годовое движение Солнца на небосводе и сезонные изменения вида звездного неба . В течение года Земля совершает в космическом пространстве один полный оборот вокруг Солнца. Направление с движущейся Земли на Солнце по этой причине непрерывно изменяется; Солнце описывает показанную на звездной карте (см. вкладку) пунктирную кривую, которую называют эклиптикой.

Видимое место Солнца совершает по эклиптике собственное годовое движение в направлении, противоположном видимому суточному вращению звездного неба. Скорость этого годового движения невелика и равна И/сутки (или 4 м/сутки). В разные месяцы Солнце проходит различные созвездия, образующие на небе зодиакальный пояс («круг животных»). Так, в марте Солнце наблюдается в созвездии Рыб , а далее последовательно в созвездиях Овна, Тельца, Близнецов, Рака, Льва, Девы, Весов, Скорпиона, Стрельца, Козерога, Водолея.

Созвездия, расположенные на одной полусфере с Солнцем, засвечиваются им и днем не видны. В полночь на юге видны созвездия, отстоящие от места Солнца в данную календарную дату на 180° = 12 ч.

Совокупность быстрого видимого суточного движения звезд и медленного годового движения Солнца приводит к тому, что наблюдавшаяся сегодня в данный момент картина звездного неба завтра будет видна на 4 м раньше, через 15 суток - на

3. Географическое и видимое место светила. Карта звездного неба. Звездный глобус . Наша Земля имеет сферическую форму; теперь это наглядно доказывается ее снимками, выполненными космическими станциями.

В навигации полагают, что Земля имеет форму правильного шара, на поверхности которого место яхты определяют две географические координаты:

Географическая широта φ (рис. 4) - угол между плоскостью земного экватора eq и направлением отвесной линии (направлением силы тяжести) в точке наблюдений О. Этот угол измеряется дугой географического меридиана места наблюдателя (кратко - местного меридиана) еО от плоскости экватора в сторону ближайшего к месту наблюдений полюса Земли в пределах 0°-90°. Широта может быть северной (положительной) или южной (отрицательной). На рис. 4 широта места О равна φ = 43° N. Широта определяет положение географической параллели - малого круга, параллельного экватору.

Географическая долгота λ - угол между плоскостями начального географического меридиана (согласно международному соглашению он проходит через Гринвичскую обсерваторию в Англии - Г на рис. 4) и плоскостью местного меридиана наблюдателя. Этот угол измеряется дугой земного экватора е гр е в сторону Востока (или Запада) в пределах 0°-180°. На рис. 4 долгота места равна λ = 70° O st . Долгота определяет положение местного меридиана.

Направление местного меридиана в точке наблюдений О определяется направлением солнечной тени в полдень от отвесно установленного шеста; в полдень эта тень имеет кратчайшую длину, на горизонтальной площадке она образует полуденную линию N-S (см. рис. 3). Любой местный меридиан проходит через географические полюсы Р n и P s , а его плоскость - через ось вращения Земли P n P s и отвесную линию OZ.

Луч света от удаленного светила * приходит в центр Земли по направлению *Ц, пересекая земную поверхность в какой-то точке σ. Представим себе, что из центра Земли произвольным радиусом описана вспомогательная сфера (небесная сфера). Этот же луч пересечет небесную сферу в точке σ". Точку σ называют географическим местом светила (ГМС), а точку σ" - видимым местом светила на сфере. По рис. 4. видно, что положение ГМС определяют географическая шпрота φ* и географическая долгота λ*.

Аналогично определяется положение видимого места светила на небесной сфере:

• дуге меридиана ГМС φ* равна дуга δ небесного меридиана, проходящего через видимое место светила; эта координата па сфере называется склонением светила, оно измеряется так же, как широта;
• дуга земного экватора λ* равна дуге t гр небесного экватора; на сфере эта координата называется гринвичским часовым углом, он измеряется так же, как долгота, или, в круговом счете - всегда в сторону Запада, в пределах от 0° до 360°.

Положение меридиана видимого места светила на небесной сфере можно определить не только относительно небесного гринвичского меридиана. Примем за начало отсчета ту точку небесного экватора, в которой Солнце видно 21 марта. В этот день начинается весна для северного полушария Земли, день равен ночи; упомянутая точка именуется точкой Весны (или точкой Овна) и обозначается знаком Овна - ♈, как показано на звездной карте.

Дуга экватора от точки Весны до меридиана видимого места светила, считаемая в сторону видимого суточного движения светил от 0° до 360°, называется звездным углом (или звездным дополнением) и обозначается τ*.

Дуга экватора от точки Весны до меридиана видимого места светила, считаемая в сторону собственного годового движения Солнца по небесной сфере, называется прямым восхождением α (на рис. 5 оно дано в часовой мере, а звездный угол - в градусной мере). Координаты навигационных звезд показаны в табл. 1; очевидно, что, зная τ°, всегда можно найти

Дуга небесного экватора от местного меридиана (его полуденной части P n ZEP s) до меридиана светила называется местным часовым углом светилам обозначается t. По рис. 4 видно, что всегда t отличается от t гр на величину долготы места наблюдателя:

Вследствие видимого суточного движения светил их часовые углы непрерывно изменяются. Звездные углы по этой причине не изменяются, так как начало их отсчета (точка Весны) вращается вместе с небосводом.

Местный часовой угол точки Весны называют звездным временем; оно всегда измеряется в сторону Запада от 0° до 360°. Глазомерно его можно определить по положению на небосводе меридиана звезды Кафф (β Кассиопеи) относительно местного небесного меридиана. По рис. 5 видно, что всегда

Полезно знать, что при δ N > 90° - φ N светило в северном полушарии Земли всегда движется над горизонтом, при δ 90° - φ N оно не наблюдается.

Механической моделью небесной сферы, воспроизводящей вид звездного неба и все рассмотренные выше координаты, является звездный глобус (рис. 6). Этот навигационный прибор очень полезен в дальнем плавании: при его помощи можно решать все задачи астронавигационного ориентирования (при угловой погрешности результатов решения не более 1,5-2° или при погрешности во времени не более 6-8 мин. Перед работой глобус устанавливают по широте места наблюдений (показано на рис. 6) и по местному звездному времени t γ . правила вычисления которого на срок наблюдений будут пояснены далее.

При желании упрощенный звездный глобус можно изготовить из школьного глобуса, если нанести на его поверхность видимые места звезд, руководствуясь табл. I и картой звездного неба. Точность решения задач на таком глобусе будет несколько ниже, но достаточна для многих случаев ориентирования по направлению движения яхты. Заметим также, что звездная карта дает прямое изображение созвездий (так, как их видит наблюдатель), а на звездном глобусе видны их обратные изображения.

Опознавание навигационных звезд

Каждая схема соответствует вечерним наблюдениям в определенное время года: весной (рис. 1), летом (рис. 2), осенью (рис. 3), и зимой (рис. 4) либо - утренним наблюдениям весной (рис. 2), летом (рис. 3), осенью (рис. 4) и зимой (рис. 1). Каждая сезонная схема может быть использована и в другое время года, но уже в другое время суток.

Для выбора подходящей к намеченному времени наблюдений сезонной схемы служит табл. 1. Входить в эту таблицу надо по ближайшей к намеченной вами календарной дате наблюдений и так называемому «меридианному» времени суток Т М.

Меридианное время с допустимой погрешностью не более получаса можно просто получить, уменьшив принятое на территории СССР с 1981 г. зимнее время на 1 час, а летнее время - на 2 часа. Правила расчета Т морских условиях по принятому на борту яхты судовому времени поясняются в приводимом ниже примере. В двух нижних строках таблицы для каждой сезонной схемы указаны соответствующее ей звездное время t М и отсчет звездного угла τ К по шкалам звездной карты МАЕ; эти величины позволяют определить, какой из меридианов звездной карты в намеченное время наблюдений совпадает с меридианом вашего географического места.

При первоначальном освоении правил опознавания навигационных звезд необходимо подготовиться к наблюдениям заранее; используются и карта звездного неба, и сезонная схема. Ориентируем звездную карту на местности; от точки юга на горизонте по небосводу в сторону северного полюса мира расположится тот меридиан экваториальной звездной карты, который оцифрован величиной t М, т. е. для наших сезонных схем - 12 Ч, 18 Ч, 0(24) Ч и 6 Ч. Этот меридиан и показан пунктиром на сезонных схемах. Полуширина каждой из схем составляет примерно 90° = 6 Ч; поэтому, спустя в часов вследствие вращения звездного неба к западу пунктирный меридиан сместится к левой кромке схемы, а ее центральные созвездия - к правой.

Экваториальная карта охватывает звездное небо между параллелями 60° N и 60° S, но не все показанные на ней звезды обязательно будут видны в вашей местности. Над головой, вблизи зенита, видны те созвездия, у которых склонения звезд близки по величине к широте места (и «одноименны» с ней). Например, в широте φ = 60° N при t М = 12 Ч над головой располагается созвездие Большой Медведицы. Далее, как уже было пояснено в первом очерке, можно утверждать, что при φ = 60° N никогда не будут видны звезды, расположенные южнее параллели со склонением δ = 30° S, и т. п.

Для наблюдателя в северных географических широтах экваториальная звездная карта показывает преимущественно те созвездия, которые наблюдаются на южной половине небосвода. Для выяснения видимости созвездий на северной половине небосвода служит северная полярная карта, охватывающая участок, очерченный из северного полюса мира радиусом 60°. Иначе говоря, северная полярная карта перекрывает экваториальную карту в широком поясе между параллелями 30° N и 60° N. Для ориентирования полярной карты на местности необходимо ее меридиан, оцифрованный найденной по табл. 1 величиной τ, расположить над головой так, чтобы он совпал с направлением от зенита к северному полюсу мира.

Напомним, что все звезды на небе имеют одинаковые размеры - они видны как светящиеся точки и различаются лишь по силе блеска и цветовому оттенку. Размеры кружков на звездной карте указывают не видимый размер звезды на небе, а относительную силу ее блеска - звездную величину. Кроме того, изображение созвездия всегда несколько искажается при развертывании поверхности небесной сферы на плоскость карты. По этим причинам вид созвездия на небе несколько отличается от вида его на карте, однако это не создает существенных затруднений при опознании звезд.

Научиться опознавать навигационные звезды нетрудно. Для плавания в период вашего отпуска вполне достаточно знать расположение десятка созвездий и входящих в них навигационных звезд из числа указанных в табл. 1 первого очерка. Две-три предпоходные ночные тренировки придадут вам уверенность при ориентировании по звездам в море.

Не пытайтесь опознавать созвездия, отыскивая на себе фигуры мифических героев или животных, соответствующие их заманчиво звучащим наименованиям. Можно, конечно, догадаться, что созвездия северных животных - Большой Медведицы и Малой Медведицы чаще всего следует искать в направлении на север, а созвездие южанина Скорпиона - на южной половине небосвода. Однако фактически наблюдаемый вид тех же северных созвездий-«медведиц» лучше передают известные стихи:

Две медведицы смеются:
- Эти звезды вас надули?
Нашим именем зовутся,
А похожи на кастрюли.

Для мореплавателя практическим путеводителем по звездному небу могут служить схемы - указатели навигационных звезд (рис. 1-4), показывающие расположение этих звезд относительно легко опознаваемых по звездным картам нескольких опорных созвездий.

Основным опорным созвездием является Большая Медведица, ковш которой в наших морях всегда виден над горизонтом (при широте места более 40° N) и легко опознается даже без карты. Запомним собственные имена звезд Большого Ковша (рис. 1): α - Дубге, β - Мерак, γ - Фекда, δ - Мегрец, ε - Алиот, ζ - Мицар, η - Бенетнаш. Вы уже знаете семь навигационных звезд!

По направлению линии Мерак - Дубге иа расстоянии около 30° расположена, как мы уже знаем, Полярная - конец ручки ковша Малой Медведицы, в донышке которого виден Кохаб.

На линии Мегрец - Полярная и на таком же расстоянии от Полярной видна «девичья грудь» Кассиопеи и ее звезды Кафф и Шедар.

По направлению Фекда - Мегрец и на расстоянии около 30° найдем звезду Денеб, расположенную в хвосте созвездия Лебедя - одного из немногих, хоть в какой-то мере соответствующих по конфигурации своему названию.

По направлению Фекда - Алиот в области, удаленной примерно на 60°, видна самая яркая северная звезда - голубая красавица Вега (а Лиры).

По направлению Мицар - Полярная и на расстоянии около 50°-60° от полюса располагается созвездие Андромеды - цепочка из трех звезд: Альферрац, Мирах, Аламак одинаковой яркости.

По направлению Мирах - Аламак на таком же расстоянии виден Мирфак (α Персея).

По направлению Мегрец - Дубге на расстоянии около 50° видна пятиугольная чаша Возничего и одна из наиболее ярких звезд - Капелла.

Мы нашли таким образом почти все навигационные звезды, видимые на северной половнне нашего небосвода. Пользуясь рис. 1, стоит потренироваться в поисках навигационных звезд сначала на звездных картах. Тренируясь «на местности», держите рис. 1 «вверх ногами», направив значком * к точке N.

Перейдем к рассмотрению навигационных звезд на южной половине весеннего небосвода на том же рис. 1.

По перпендикуляру к днищу Большого Ковша на расстоянии около 50° располагается созвездие Льва, в передней лапе которого расположен Регул, а на кончике хвоста - Денебола Некоторым наблюдателям это созвездие напоминает не льва, а утюг с отогнутой ручкой. По направлению хвоста Льва расположено созвездие Девы и звезда Спика. Южнее созвездия Льва в бедной звездами области у экватора будет заметен неяркий Альфард (а Гидры).

На линия Мегрец - Мерак на расстоянии около 50° видно созвездие Близнецов- две яркие звезды Кастор и Поллукс. На одном меридиане с ними и ближе к экватору виден яркий Процион (α Малого Пса).

Двигаясь взглядом по изгибу ручки Большого Ковша, на расстоянии около 30° увидим ярко-оранжевый Арктур (α Волопаса - созвездия, напоминающего парашют над Арктуром). Рядом с этим парашютом видна небольшая и неяркая чаша Северной Короны, в которой выделяется Альфакка,

Продолжая направление этого же изгиба ручки Большого Ковша, неподалеку от горизонта обнаружим Антарес - яркий красноватый глаз созвездия Скорпиона.

Летним вечером (рис. 2) на восточной стороне небосвода хорошо заметен «летний треугольник», образованный яркими звездами Вега, Денеб и Альтаир (α Орла). Созвездие Орла в виде ромба легко отыскивается по направлению полета Лебедя. Между Орлом и Волопасом наблюдается неяркая звезда Рас-Альхаге из созвездия Змееносца.

В осенние вечера на юге наблюдается «Квадрат Пегаса», образованный уже рассмотренной нами звездой Альферрац и тремя звездами из созвездия Пегаса: Маркаб, Шеат, Альгениб. Квадрат Пегаса (рис. 3) легко отыскивается на линии Полярная - Кафф на расстоянии около 50° от Кассиопеи. Относительно же Квадрата Пегаса просто найти созвездия Андромеды, Персея и Возничего к востоку, а созвездия «летнего треугольника» - к западу.

Южнее Квадрата Пегаса вблизи горизонта видны Дифда (β Кита) и Фомальхаут - «рот Южной Рыбы», которую намерен проглотить Кит.

На линии Маркаб - Альгеинб иа расстоянии около 60° виден яркий Альдебаран (α Тельца) в характерных «брызгах» мелких звезд. Между созвездиями Пегаса и Тельца расположен Хамал (α Овна).

На богатой яркими звездами южной половине зимнего неба (рис. 4) легко ориентироваться относительно красивейшего созвездия Ориона, которое опознается без карты. Созвездие Возничего расположено посередине между Орионом и Полярной. Созвездие Тельца находится на продолжении дуги пояса Ориона (образованного «тремя сестрами»-звездами ζ, ε, δ Ориона) на расстоянии около 20°. На южном продолжении той же дуги на расстоянии около 15° сверкает самая яркая звезда - Сириус (α Большого Пса). По направлению γ - α Ориона на расстоянии 20° наблюдается Порцион.

В созвездии Ориона навигационными звездами являются Бетельгейзе и Ригель.

Следует иметь в виду, что вид созвездий может искажаться появляющимися в них планетами - «блуждающими звездами». Положение планет на звездном небе в 1982 г. указано в приводимой табл. 2 Так, изучив эту таблицу, мы установим, что, например, в мае Венера вечером будет не видна, Марс и Сатурн - исказят вид созвездия Девы, а неподалеку от них в созвездии Весов будет виден очень яркий Юпитер (редко наблюдаемый «парад планет»). Сведения о видимых местах планет даются на каждый год в МАЕ и Астрономическом календаре издательства «Наука». Их надо наносить на звездную карту при подготовке к походу, используя указанные в этих пособиях прямые восхождения и склонения планет на дату наблюдений.

Поиск навигационных звезд должен быть осмысленным, вид созвездия надо научиться воспринимать в целом - как образ, картину. Человек быстрее и легче опознает то, что он предполагает увидеть. Именно поэтому при подготовке к плаванию надо изучать звездную карту так же, как турист изучает по карте маршрут прогулки по незнакомому городу.

Выходя иа наблюдения, возьмите с собой звездную карту и указатель навигационных звезд, а также карманный фонарь (его стекло лучше покрыть красным лаком для ногтей). Компас будет полезен, но можно обойтись и без него, определив направление на Север по Полярной. Подумайте о том, что послужит «масштабной линейкой» для оценки угловых расстояний на небосводе. В угле, под которым виден удерживаемый в вытянутой руке и перпендикулярный к ней предмет, содержится столько градусов, сколько сантиметров имеет этот предмет в высоту. На небосводе расстояние между звездами Дубге и Мегрец равно 10°, между звездами Дубге и Бенетнаш - 25°, между крайними звездами Кассиопея - 15°, восточная сторона Квадрата Пегаса - 15°, между Ригелем и Бетельгейзе - около 20°.

Выйдя на местность в назначенное время - сориентируйтесь в направления на Север, Восток, Юг я Запад. Найдите я опознайте созвездие, проходящее над вашей головой,- через зенит или вблизи него. Сделайте привязку к местности сезонной схемы и экваториальной карты - по точке S и направлению местного небесного меридиана, перпендикулярному к линии горизонта в точке S; привяжите к местности северную полярную карту - по линии ZP . Найдите опорное созвездие - Большую Медведицу (Квадрат Пегаса или Орион) и попрактикуйтесь в опознания навигационных звезд. При этом надо помнить об искажениях величин визуально наблюдаемых высот светил вследствие сплюснутости небосвода, об искажениях цвета звезд на малых высотах, о кажущемся увеличении размеров созвездий вблизи горизонта и уменьшении по мере приближения к зениту, об изменении положения фигур созвездий в течение ночи относительно видимого горизонта из-за вращения неба.

А. Вычисление меридианного времени

Б. Пример расчета меридианного времени и выбора сезонной схемы звездного неба

На берегу приближенно можно принимать Т М, равным летнему, уменьшенному на 2 ч. В нашем примере:

Выбор сезонной схемы и ее ориентировка

Местной дате 7 мая и моменту Т М = 22 Ч 09 М согласно табл. 1 ближе всего соответствует сезонная схема на рис. 1. Но эта схема построена для Т М = 21 Ч 7 мая, а мы будем вести наблюдения на 1 Ч 09 М позже (в градусной мере 69 М: 4 М = 17°). Поэтому местный меридиан (линия S - P N) расположится левее центрального меридиана схемы на 17° (если бы мы наблюдали не позже, а раньше, то местный меридиан сместился бы вправо).

В нашем примере через местный меридиан будет проходить созвездие Девы над точкой Юга и созвездие Большой Медведицы возле зенита, иад точкой Севера расположится Кассиопея (см. звездную карту для tγ = 13 Ч 09 М и τ К = 163°).

Для опознания навигационных звезд послужит ориентировка относительно Большой Медведицы (рис. 1).

Примечания

2. Названия этих книг. Г. Рей. Звезды. М., «Мир», 1969. (168 с.); Ю. А, Карпенко, Названия звездного неба, М., «Наука», 1981 (183 с.).

В настоящее время, в качестве навигационных, используют наиболее яркие и легко опознаваемые - Солнце, Луну, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн и 26 звёзд.

В самой высокой точке неба солнце указывает направление на юг. Солнце может действовать как часы.

Солнцу требуется четыре минуты для перемещения на один градус долготы с востока на запад (в северном полушарии, а в южном - Солнце движется в противоположном направлении). Солнечные часы на одной и той же долготе (на одном меридиане) показывают одинаковое время.

Наиболее характерными признаками, по которым отыскиваются навигационные звёзды, являются конфигурации созвездий, взаимное расположение и видимая яркость звёзд.

По решению Международного астрономического союза всё небо разделено на 88 участков-созвездий, из которых более 60 могут быть видны с территории бывшего СССР.

В состав навигационных звёзд входят следующие (жирным шрифтом выделены навигационные звёзды для Северного полушария) :

• Альферац (альфа Андромеды)
• Полярная (альфа М.Медведицы)
• Алиот (эпсилон Б.Медведицы)
• Регул (альфа Льва)
• Денеб (альфа Лебедя)
• Фомальгаут (альфа Южн.Рыбы)
• Антарес (альфа Скорпиона)
• Поллукс (бета Близнецов)
• Спика (альфа Девы)
• Бетельгейзе (альфа Ориона)
• Альдебаран (альфа Тельца)
• Альтаир (альфа Орла)
• Процион (альфа М.Пса)
• Ригель (бета Ориона)
• Арктур (альфа Волопаса)
• Капелла (альфа Возничего)
• Вега (альфа Лиры)
• Сириус (альфа Б.Пса)
• Канопус (альфа Арго)
• Ахернар (альфа Эридана)
• альфа Центавра
• бета Южн.Креста
• альфа Южн.Треугольника
• эпсилон Стрельца
• Пикок (альфа Павлина)
• Хамаль (альфа Овна)

Точка прямо над головой, называется Зенит . Воображаемая линия, идущая из Южной точки горизонта через Зенит на северную точку на горизонте, называется Меридиан . Солнце, Луна и все звезды и планеты поднимаются на восточную сторону меридиана, пересекают Меридиан и располагаются на западной стороне меридиана. Древний термин AM (от латинского слова, ante meridiem , или до меридиана) относится к первой половине светового дня до того, как солнце пересечет Меридиан. Термин PM (post meridiem ) относится ко второй половине дня, после того, как солнце пересекает Меридиан.

Линия, соединяющая Северный и Южный полюсы, является осью вращения Земли. Для навигации наиболее интересной звездой является Полярная звезда, указывающая на небесный полюс. Поскольку Северный полюс Земли направлен на неу, она не поднимается и не садится, а всю ночь стоит на одном и том же месте над северным горизонтом. Все остальные звезды на небе медленно вращаются вокруг нее. Это движение незаметно с минуты на минуту, но вы можете увидеть его в течение часа или при длительной выдержке. Полярная звезда довольно яркая и поэтому служит маяком, указывающим на север.

Полярная звезда показывает вашу широту. Угол Полярной звезды над северным горизонтом (измеряется в градусах) равен широте (числу градусов к северу от экватора). Однако на Северном полюсе Полярная звезда находится прямо над головой, и звезды движутся концентрическими кругами параллельно горизонту. Где-либо на экваторе Полярная звезда находится низко на Северном горизонте, а звезды поднимаются прямо с востока и устремляются прямо на запад.

Для применения астрономических приборов необходимо уметь безошибочно находить на небесной сфере нужные звезды и планеты.

Наблюдая звездное небо, нельзя не заметить большого разнообразия звезд. Многие звезды выделяются своей яркостью или цветом. Среди большого множества звезд выделяются отдельные группы звезд, имеющие характерные очертания и называемые созвездиями.

Созвездия, участвуя в суточном вращении небесной сферы, сохраняют свое взаимное расположение друг относительно друга и очертания характерных фигур. Наличие таких особенностей позволяет легко ориентироваться среди тысяч звезд, несмотря на кажущуюся хаотичность в их расположении. Наиболее характерными признаками, по которым отыскиваются навигационные звезды, являются конфигурации созвездий, взаимное расположение и видимая яркость звезд.

Для того чтобы найти на небе нужную звезду, сначала находят созвездие, которому она принадлежит, а затем, зная расположение нужной звезды в данном созвездии и ее видимую яркость, отыскивают звезду. Наиболее яркие звезды в созвездиях служат надежными ориентирами для нахождения более слабых звезд.

По решению Международного астрономического союза все небо разделено на 88 участков-созвездий, из которых более 60 могут быть видимы с территории СССР. Каждое из созвездий имеет название. Большинство созвездий получили названия в глубокой древности и связаны с легендами и мифами.

Яркие звезды каждого созвездия обозначаются буквами греческого алфавита, как правило, в порядке уменьшения их видимой яркости. Самая яркая звезда в созвездии обозначается буквой а, следующая за ней по яркости - буквой (3 и т. д. В некоторых созвездиях такой порядок обозначения звезд нарушается. Наиболее яркие звезды созвездий, кроме буквенных обозначений, имеют собственные названия. Так, например, звезда а созвездия Лиры называется Вега, звезда созвездия Ориона называется Ригель.

В Северном и Южном полушариях используются определенные навигационные звезды, для которых составлены таблицы высот и азимутов.

Навигационные звезды, используемые в Северном полушарии, приведены в табл. 2.1.

Отыскание нужных для наблюдений звезд проще всего производить от опорных созвездий, имеющих знакомые всем очертания. Наиболее выразительные созвездия служат отправными пунктами, позволяющими переходить от них к соседним созвездиям и звездам.

Таблица 2.1. Навигационные звезды, используемые в Северном полушарии

Отыскание навигационных звезд, видимых в Северном полушарии, производится по следующим правилам. Звездное небо условно делится на три участка (рис. 2.1).

На первом участке неба расположены созвездия Большой Медведицы, Малой Медведицы, Волопаса, Девы, Скорпиона и Льва.

Общеизвестным созвездием на этом участке является созвездие Большой Медведицы. От него начинают отыскание других созвездий. Семь наиболее ярких звезд этого созвездия образуют характерную фигуру ковша с ручкой, самую запоминающуюся фигуру на звездном небе. Третья звезда от конца ручки является навигационной звездой Алиот. Следует иметь в виду, что ручка ковша вследствие вращения звездного неба в разное время имеет различное направление к линии горизонта.

Для отыскания Полярной звезды нужно мысленно провести прямую через две крайние звезды ковша созвездия Большой Медведицы в направлении внешней части ковша, а затем на этой линии отложить пять расстояний между указанными звездами. В конце отложенного расстояния обнаружится Полярная, наиболее яркая звезда, входящая в созвездие Малой Медведицы. Семь звезд этого созвездия образуют малый ковш с ручкой, на конце которой располагается Полярная звезда. Эта звезда очень важная из-за своего особого положения на небе. Она почти точно совпадает с полюсом мира, и поэтому по ней всегда можно указать направление на север и определить широту места наблюдателя. Большинство звезд малого ковша слабые.

Рис. 2. 1. Правила отыскания навигационных звезд в Северном полушарии

Среди них выделяются только две крайние звезды ковша. Их называют «стражами» полюса, так как они ходят вокруг полюса, как часовые.

Для отыскания навигационных звезд Арктур и Спика необходимо продолжить взглядом дугообразную линию ручки ковша Большой Медведицы. Сначала эта линия пройдет через созвездие Волопаса, имеющее форму парашютного значка, в которое входит звезда Арктур, самая яркая не только в этом созвездии, но и на всем первом участке неба. Арктур очень заметная звезда с оранжевым оттенком. Дальше на продолжении дугообразной линии находится единственная яркая звезда Спика, входящая в большое созвездие Девы, которое состоит преимущественно из слабых звезд.

Чтобы найти звезду Антарес созвездия Скорпиона, нужно провести прямую линию через звезды ручки ковша Большой Медведицы. Эта линия пройдет мимо хорошо видимого серпообразного созвездия Северной Короны.

На расстоянии примерно в два раза большем, чем расстояние от ковша Большой Медведицы до Северной Короны, расположена звезда Антарес.

Для отыскания звезды Регул нужно провести прямую линию через две звезды ковша Большой Медведицы, ближайшие к ручке, в направлении, противоположном Полярной звезде. Отложив на этой линии расстояние, примерно в 1,5 раза больше, чем расстояние от Большой Медведицы до Полярной звезды, отыскивают звезду Регул созвездия Льва, имеющего фигуру трапеции.

На втором участке неба находятся созвездия Ориона, Тельца, Возничего, Близнецов, Малого Пса и Большого Пса. На этом участке опорным созвездием является созвездие Ориона, которое почти также общеизвестно, как и созвездие Большой Медведицы. Это созвездие очень богато яркими звездами. Столько ярких звезд нет ни в одном другом созвездии: пять звезд второй звездной величины и две первой. Четыре его яркие звезды образуют трапецию, внутри которой расположены рядом три тоже яркие звезды, носящие название пояса Ориона. Две самые яркие звезды этого созвездия, находящиеся в противоположных углах трапеции, являются навигационными.

Звезда, которая находится ближе к Полярной, называется Бетельгейзе, а противоположная ей - Ригель. Бетельгейзе красная звезда, а Ригель белая.

На продолжении спиральной линии, начатой в поясе Ориона, в направлении против хода часовой стрелки последовательно расположены звезды Альдебаран (а Тельца), Капелла (а Возничего), Поллукс ( Близнецов), Процион (а Малого Пса) и Сириус (а Большого Пса) - самая яркая звезда всего неба.

На третьем участке неба расположены созвездия Лиры, Кассиопеи, Лебедя, Орла, Пегаса, Андромеды, Овна и Южной Рыбы. На этом участке выделяется созвездие Кассиопеи и блестящая звезда Вега созвездия Лиры. Звезда Вега является самой яркой звездой третьего участка неба.

Созвездие Кассиопеи, имеющее очертание латинской буквы W, хотя и не содержит навигационной звезды, но зато является характерным ориентиром.

Вега находится на продолжении прямой линии, проведенной через две звезды у основания ручки ковша Большой Медведицы в сторону, противоположную Регулу. Рядом с Вегой четыре слабые звезды маленького созвездия Лиры образуют характерную фигуру параллелограмма.

Вблизи созвездия Лиры расположены созвездия Лебедя и Орла. Наиболее яркие звезды созвездия Лебедя образуют фигуру креста, известную под названием Северный Крест, в вершине которого выделяется яркая звезда Денеб.

Созвездие Орла напоминает фигуру самолета. Его самая яркая звезда является навигационной звездой Альтаиром. Альта-ир, Вега и Денеб образуют большой летний треугольник, известный всем штурманам.

Если провести прямую линию через две крайные звезды ковша Большой Медведицы и Полярную, то она пройдет через созвездие Пегаса. Группа звезд созвездий Пегаса и Андромеды образуют ковш, который значительно больше ковша Большой Медведицы. У основания ручки этого ковша расположена звезда Альферац (а Андромеды). В ясную и безлунную ночь недалеко от звезды Альферац в сторону созвездия Кассиопеи можно увидеть туманность Андромеды - ближайшую к нам галактику.

Чтобы найти звезду Фомальгаут созвездия Южной Рыбы, нужно продолжить прямую линию, идущую от Полярной через созвездие Пегаса.

Для отыскания звезды Хамаль, входящей в созвездие Овна, нужно провести прямую линию от Полярной звезды мимо легко опознаваемого созвездия Кассиопеи в сторону созвездия Андромеды, вблизи которого и расположена звезда Хамаль.

При полетах в Южном полушарии используется 24 навигационные звезды, из которых 16 те же, что применяются в Северном полушарии и 8 дополнительных: Хамаль (а Овна), Канопус (а Арго), Ахернар (а Эридана), Пикок (а Павлина), Южного Креста, а Центавра, а Южного Треугольника и 8 Стрельца.

В Южном полушарии из общего количества навигационных звезд не используются только две - Полярная и Бетельгейзе.

Навигационные звезды, расположенные в Южном полушарии, начинают обычно отыскивать от легко опознаваемой группы созвездий Киль, Корма, Компас и Паруса, которые раньше входили в одно большое созвездие Корабль Аргонавтов (рис. 2.2).

В созвездии Киля выделяется желтая звезда Канопус, которая по яркости уступает лишь только Сириусу. Яркие звезды Сириус, Канопус и Ригель образуют треугольник, который выделяется при первом взгляде на небо.

Известным созвездием Южного полушария является также знаменитое созвездие Южного Креста. Его более длинная перекладина почти точно указывает на Южный полюс мира, который в отличие от Северного полюса мира не отмечен никакой звездой. Созвездие Южного Креста небольшое, но состоит из ярких звезд. Наиболее яркая звезда является навигационной.

В этой же части неба расположена большая и выразительная группа звезд, входящих в созвездие Центавра. В этом созвездии выделяются две звезды, расположенные на небольшом удалении друг от друга. Навигационной является а Центавра, которая более яркая. Недалеко от этой звезды расположено приметное созвездие Южный Треугольник с навигационной звездой а.

К числу созвездий, имеющих хорошо заметные конфигурации и содержащих яркие звезды, относятся Павлин и Стрелец. В созвездии Павлина находится навигационная звезда Пикок, а в созвездии Стрельца - звезда . Эти звезды с навигационной звездой а Южного Треугольника образуют легко различимый треугольник. Эти три звезды имеют примерно одинаковую яркость и выделяются в этой части неба среди более слабых звезд.

Рис. 2.2. Правила отыскания навигационных звезд в Южном полушарии

Очень большую часть неба Южного полушария занимает большое, но слабое и бесформенное созвездие Эридан. Оно простирается по одной из самых пустынных областей неба. Его единственная яркая звезда Ахернар является навигационной. В связи с тем, что в данной части неба, кроме звезды Ахернар, нет других ярких звезд, приходится использовать звезду Хамаль, расположенную в Северном полушарии вблизи экватора, хотя она и не очень яркая.

Почти все перечисленные навигационные звезды расположены на одной дугообразной линии, идущей вокруг Южного полюса мира.

Чтобы овладеть рассмотренными правилами отыскания навигационных звезд, необходимо не только изучать их, но и провести ряд тренировок по применению этих правил непосредственно на звездном небе.

Наиболее рациональным способом изучения звездного неба является изучение его в планетарии, где можно имитировать вид звездного неба для любого времени суток и разных широт. Каждый штурман должен натренировать себя так, чтобы находить нужные созвездия и звезды не только при видимости всего неба, но и отдельных его участков. Для безошибочного отыскания и опознавания навигационных звезд, кроме особенностей конфигураций созвездий и взаимного расположения их, нужно учитывать цвет и звездные величины отыскиваемых звезд и звезд, расположенных рядом.

Все рассмотренные навигационные звезды могут быть использованы для самолетовождения. Однако следует иметь в виду, что возможность их видимости на небе зависит от широты места наблюдения, времени года и суток.

В середине ночи доступны наблюдению те созвездия, которые находятся в части неба, противоположной Солнцу. Зная даты нахождения Солнца в основных точках эклиптики, можно по картам звездного неба, прилагаемым к ААЕ, легко определить созвездия, расположенные на ночной стороне звездного неба, видимые в данное время года.

Отыскание планет производится по другим правилам, чем отыскание звезд, так как у них нет постоянного места на небе. Они непрерывно блуждают среди звезд. Из четырех планет, используемых для самолетовождения, обычно бывает видна одна, часто - две, иногда - три, а случается, что и все четыре одновременно. Планеты всегда наблюдаются вблизи эклиптики, которую легче всего найти на небе по навигационным звездам Антаресу, Сгшке, Регулу и Альдебарану (см. рис. 2.1). Эти звезды расположены почти на эклиптике и часто две или даже три бывают видны одновременно. Недалеко от линии, проходящей через указанные звезды, наблюдается одна или две планеты.

Положение планет, применяемых для самолетовождения, на дату наблюдения определяют по специальным схемам, прилагаемым к ААЕ. Зная, в какой части неба расположены планеты, их всегда легко узнать по ровному немерцающему свету и яркости. Этим они отличаются от звезд.

Венера по яркости намного превосходит все звезды. Она светит серебристо-белым светом. Наблюдается после захода Солнца или перед его восходом. При максимальном удалении от Солнца она заходит не позднее чем через 3-4 часа после заката Солнца или восходит не ранее чем за 3-4 часа до восхода Солнца.

Марс легко узнать по красноватому оттенку. Яркость Марса сильно меняется в зависимости от его расстояния до Земли. Иногда он значительно ярче Сириуса, а иногда его яркость ослабевает до второй звездной величины и он наблюдается как Полярная.

Юпитер имеет желтоватый цвет. Он менее ярок, чем Венера, но тоже светит ярче всех звезд.

Сатурн по яркости слабее Юпитера. Его видимая яркость примерно равна яркости звезд первой величины. Он, как и Юпитер, имеет желтоватый цвет. Возможность видимости планет зависит от их положения относительно Солнца. Если планета находится поблизости или в том же созвездии, что и Солнце, то дневной свет не позволит наблюдать ее. Поэтому при выборе планет для самолетовождения всегда необходимо учитывать взаимное положение планет и Солнца.

Рассмотрим на примере, как узнать, какие созвездия и планеты будут наблюдаться в данную ночь, как отыскать и опознать нужную звезду. Дата полета 5 января 1975 г. Время использования астрономических средств с 22 до 24 ч. Географическая широта наблюдателя 50° с.

Известно, что видимая картина звездного неба зависит от положения Солнца на эклиптике. По ежедневным таблицам ААЕ находим, что 5 января прямое восхождение Солнца равно 286°. Используя приложение 3, определяем, что Солнце в указанную дату находится в созвездии Стрельца. Поэтому это созвездие и созвездия соседние с ним будут находиться на небе днем. В обычных условиях увидеть их нельзя. Ночью будут видны те созвездия, которые расположены в диаметрально противоположной Солнцу части неба, т. е. созвездия, прямое восхождение которых отличается на 180° от прямого восхождения Солнца. Это будут созвездия Близнецов, Возничего, Тельца, М. Пса и Ориона.

Пусть требуется отыскать навигационную звезду Поллукс. Эта звезда входит в созвездие Близнецов, характерное своими двумя яркими звездами - Поллуксом и Кастором. Чтобы не перепутать их, нужно посмотреть в таблицу, приведенную в ААЕ, и узнать, какие звездные величины имеют данные звезды. Звездная величина Поллукса 1,21, а Кастора 1,99-2,85. По этим данным видим, что звезда Поллукс ярче звезды Кастор. Кроме того, известно, что Поллукс желтая звезда, а Кастор белая. И, наконец, звезда Поллукс находится ближе к созвездию М. Пса, чем звезда Кастор. Все указанные выше особенности помогают отыскать и безошибочно опознать звезду Поллукс.

По схемам, приведенным в ААЕ, узнаем, что 5 января в созвездии Близнецов находится планета Сатурн. Зная склонение этой планеты и звезды Поллукс, а также широту места наблюдателя, находим, что высота указанных светил в момент их кульминации не превышает 70°. Следовательно, они удобны для наблюдения для данных в примере условий.