Який напрям показує Полярна зірка і як її знайти в зоряному небі?

Полярна зірка, мабуть, одне з найбільш часто згадуваних світил. Про неї йдеться на сторінках художньої літератури, в нотатках мореплавців, наукових дослідженнях. Своєю популярністю, навіть популярністю, світило зобов`язана в першу чергу тому, який напрямок показує Полярна зірка. Її унікальне положення протягом кількох сотень років допомагає орієнтуватися мандрівникам як по морю, так і по суші. Крім того, вона грає деяку роль і у визначенні відстаней на космічних просторах, а тому є об`єктом багатьох наукових досліджень. Але про все по порядку.

Танцюючі зірки

Відповідь на питання, який напрямок показує Полярна зірка, нерозривно пов`язаний з місцем світила на уявній небесній сфері. Якщо спостерігати за зірками з Землі, здається, ніби вони рухаються навколо планети, то опускаючись за горизонт, то виринаючи знову. На зображеннях, зроблених фотоапаратом з великою витримкою, видно, що світила переміщаються по кругових траєкторіях різного діаметру. Чим вони менші, тим ближче зірка до полюса небесної сфери. У центрі освічених рухом зірок кіл в Північній півкулі розташовується нерухома точка. Це і є Полярна зірка, або, як її називали деякі народи, Північний Гвоздь, Прикол-зірка, Залізний або Небесний Кол, Золота Паля.

Особливості становища

Метафора «цвях» дуже вдала: якщо продовжити уявний металевий стрижень від «шляпки», то легко зрозуміти, який напрям показує Полярна зірка. Цей «цвях» протикає земну кулю точно на Північному полюсі, проходить крізь усі внутрішні шари планети і знову з`являється в точці Південного полюса. Таким чином, Полярна зірка на небі розташовується на продовженні земної осі. Від Північного полюса її відділяє менше 1ordm-.

Потрібно зауважити, що Полярна зірка рухається так само, як і решта світила. Її позірна для нас зафіксоване місце пов`язане саме з розташуванням на продовженні осі. Адже насправді досить стрімкий рух зірок пов`язано не тільки з їх власним переміщенням, а й з обертанням планети. Здійснюючи обороти навколо осі, Земля повертається до зірок то одним, то іншим боком. І тільки світила, розташовані над полюсами, завжди бачать одну і ту ж частину поверхні. До слова, на Південному полюсі також є своя полярна зірка - Сигма Октанта, проте вона дуже тьмяна в порівнянні з іншими. Втім, через деякий час все може змінитися.

Пост здав - пост прийняв

Полярна зірка показує напрямок на північ приблизно з 1100 року нашої ери. Максимально близько вона буде до полюса світу тільки в 2100, а потім почне віддалятися. Так, з початку часів пост головного покажчика передається від одного світила до іншого. Пов`язано це з власним рухом зірок, а також з таким явищем, як прецесія земної осі. Уявний стрижень, що пронизує планету, теж рухається: він повільно описує кола. Причина криється в особливостях форми земної кулі і дії сили тяжіння. Вісь проходить одне коло майже за 26 тисяч років.

Приблизно 15 тисяч років тому в ролі Північного Гвоздя виступала Вега, найяскравіша точка сузір`я Ліри. І ще через трохи менше ніж 11 тисяч років вона знову займе це положення. На зміну Полярної зірки найближчим часом прийде Альраі (Гамма Цефея), буде це в 3200 році. А в 5000 Альраі змінить Бета того ж сузір`я, Альфірк, і потім, в 6500-му, - Альдерамін (Альфа Цефея). У проміжку між 8500 і 13000 роками становище Полярної зірки будуть займати Денеб і Садр з сузір`я Лебідь.

Як знаходити Полярну зірку?

З Північним Цвяхом пов`язаний один дуже стійкий міф, породжений його популярністю і популярністю. Здається, що зірка, яка у всіх на вустах, повинна бути якщо не найяскравішою на небі, то хоча б затмевающей багатьох інших. Однак це не так. Полярна зірка знаходиться в сузір`ї Малої Ведмедиці і серед інших світил у його складі дійсно виділяється. При цьому в списку найяскравіших точок всього нічного неба вона займає лише 46-е місце. Тому важливо знати, як знаходити Полярну зірку.

Основний орієнтир - це Велика Ведмедиця. Сузір`я знайоме практично всім з дитинства. Для виявлення Північного Гвоздя необхідно подумки з`єднати одній прямій дві крайні зірки Великого Ковша - Дубге і Мерак. Якщо продовжити лінію на відстань, приблизно рівне п`яти відрізках між Дубге і Мерак, то на її кінці і виявиться Полярна зірка. Вона вінчає собою хвіст Малої Ведмедиці.

Як зорієнтуватися на місцевості по Полярній зірці?

З того моменту, як Північний Гвоздь опинився в безпосередній близькості від полюса світу, його стали використовувати в якості зручного орієнтира. Полярна зірка вказує напрям на північ, причому навіть точніше, ніж інший компас. Визначити сторони світу при цьому досить просто. Необхідно опустити перпендикуляр до поверхні з Полярної зірки. Якщо стояти до нього обличчям, то південь виявиться точно ззаду, схід - праворуч, захід - ліворуч.

Мало того що Полярна зірка показує напрямок на північ, вона також служить вказівкою на географічну широту місцевості. Для її визначення потрібно виміряти висоту світила над горизонтом. Чим менше значення, тим ближче до екватора. На Північному полюсі Полярна зірка розташована в зеніті. На екваторі ж вона практично зливається з лінією горизонту. Саме визначаючи кут між Полярною зіркою і горизонтом в напрямку півночі, моряки пішли століть орієнтувалися на місцевості, прокладали і коректували свій маршрут.

На інших планетах

На просторах космосу є багато аналогів нашої Полярної зірки. Обертання навколо осі є невід`ємною властивістю всіх планет, а тому, якщо спостерігати за рухом зірок з їх поверхні, легко виявити нерухомі точки, які вказують на Південний і Північний полюси. Для Меркурія, наприклад, полярна зірка - Омікрон Змієносця, її південний побратим - Альфа сузір`я Живописець. Є Північний Гвоздь і в Місяця - це Дельта Золотої Риби.

Значення для астрономії

Полярна зірка, або Альфа Малої Ведмедиці, володіє ще цілим набором особливостей, що роблять її унікальною. Серед них - періодичні пульсації, що дозволяють віднести світило до класу цефеїд. Для них характерна зміна блиску, температури і розмірів. Період пульсації Полярної зірки - 3,97 доби. При цьому з Землі зміни блиску непомітні.

Дослідження показали, що існує зв`язок між періодами пульсації і світністю цефеїд. Виявилося, що чим більше період, тим значніше і світність. Таке співвідношення використовується в астрономії для визначення відстані до віддалених об`єктів. А оскільки Полярна зірка - найближча до Сонячної системи цефеида, її роль в обчисленнях важко переоцінити, особливо якщо врахувати, що зі зростанням відстані до періодичної зірки точність даних знижується.

Нестандартна

Така властивість Полярної зірки прикувало до неї увагу багатьох дослідників. У процесі вивчення стало відомо, що Північний Гвоздь - цефеида непроста. Її пульсації мають особливість: вони поступово згасають. В кінці минулого століття побутувала припущення, що на початку 2000-х зірка може перестати бути цефеидой, чого ще ні разу не траплялося в науковій історії. Однак цього не сталося: у 1993 році зміни амплітуди пульсацій призупинилися. Крім того, за цей час зірка стала яскравіше на 15%.

Космічна нескінченність

Для визначення відстані до віддалених об`єктів використовуються дані про світності і розташуванні всіх найближчих цефеїд. Застосовуючи цей метод, в першій чверті минулого століття знаменитий Едвін Хаббл визначив відстань до туманності Андромеди і довів існування інших галактик. Сьогодні на основі методики вирахувані розміри багатьох зоряних «співтовариств». На ній же засновано сучасне розуміння про масштаби Всесвіту.

Маленьке "але"

Заковика в тому, що на сьогоднішній день серед дослідників немає єдиної думки з приводу відстані до самої Полярної зірки. Прийнята цифра, 400 з невеликим світлових роки, отримана супутником "Гіппаркос" в 1990 році. Однак на початку нашого століття ця оцінка зазнавала змін: спочатку її знизили до 330, потім підвищили до 359 світлових років. Нарешті, в 2012 році Девід Тернер висунув нове припущення - 323 світлових роки.

Як уже зазначалося, Полярна зірка - найближча до Сонячної системи цефеида. Зі скороченням або зростанням відстані до неї змінюється і наше уявлення про космічні масштабах. Зменшення значення не тільки робить трохи більше близькими зірки і галактики, а й впливає на оцінку розмірів Всесвіту. Уточнення відстані до Полярної зірки внесе свої корективи у розуміння масштабів космосу, змусить переоцінити величину маси темної речовини, може вилитися в перегляд деяких моментів теорії розширення Всесвіту.

Астрономічні особливості

Те, який напрямок показує Полярна зірка, в цілому мало залежить від деяких її космічних характеристик. Проте саме вони, можна сказати, компенсують скромність блиску такого важливого для орієнтування на місцевості світила.

Полярна зірка яскравіше і більше Сонця. Вона належить до класу надгігантів, володіє радіусом, що перевищує сонячний в 46 разів. Світність Північного Гвоздя в 2500 разів значніше, ніж аналогічний параметр нашої зірки.

Але і це ще не все: Полярна не поодинокі зірка. Вона входить в систему з трьох світил, що розрізняються розмірами і яскравістю. Полярна А - центр системи, той самий сверхгигант, на значній відстані від неї знаходиться Полярна В. Ця зірка набагато менше, її маса - всього 1,39 сонячної (маса Полярної А - 4,5 сонячної). Дуже близько до надгігантів розташовується його компаньйон, Полярна Ab (1,26 маси Сонця). Через невеликої відстані, що розділяє два світила, "скромного компаньйона" довго не могли виявити. Його зображення вдалося отримати тільки за допомогою телескопа "Хаббл".

Виходить, не тільки те, куди показує Полярна зірка, робить її унікальною на небосхилі. Нестандартна цефеида і потрійна система, вона займає уми багатьох астрономів. І це виглядає дуже символічним. Протягом тривалого часу в історії напрям Полярної зірки (указується нею шлях) допомагало орієнтуватися в ночі на просторах океану або в незнайомій місцевості.

Сьогодні, коли замість природних покажчиків все ж частіше використовуються різні прилади і гаджети, Полярна зірка залишається орієнтиром у космічному просторі. І хоча Північний Гвоздь в своїй новій якості не вказує напрямок, а допомагає визначити відстань, його цінність і значимість для людини і науки в цілому не зменшується. І тому дослідники працюють над точним визначенням того, наскільки Полярна зірка віддалена від Сонця, чому згасає її пульсація, і не залишають без уваги цю невелику і навіть непоказну, на погляд простого земного спостерігача, зірку.