Чому деякі зірки завжди видимі, а інші з’являються і зникають залежно від сезону?

(MENAFN- The Conversation) Як космічний науковець, кожного разу, виходячи з сім’єю на вулицю, я кажу своїм дітям дивитися в небо. Передня двері нашого дому орієнтована на південний схід, і в зимові ночі сузір’я Оріон велично висить майже над горизонтом, як тільки темніє і з’являються зірки.

Одного літнього вечора мій син побіг і вигукнув: «Тату, Оріон тут немає!» Це був час його першого справжнього уроку астрономії.

Ми вийшли на вулицю, і я попросив його знайти Велику Ведмедицю — легко впізнаваний малюнок зірок, що входить до сузір’я Великої Медведи. Я нагадував йому, що ми завжди можемо бачити Велику Ведмедицю незалежно від пори року.

Отже, чому ж Оріон не завжди видно в нічному небі і точно не в тому ж місці місяць за місяцем, тоді як Велику Ведмедицю завжди видно? Відповідь тісно пов’язана з кількома поняттями: як астрономи вимірюють тривалість дня, рухом Землі навколо Сонця протягом року та ритмом сходу і заходу зірок щоночі.

Сидеричний час

Якщо ви дивитиметеся на схід у той самий час дві ночі поспіль, здаватиметься, що зірки знаходяться в одному й тому ж місці. Але це не так, і це рух стає помітним, якщо спостерігати в той самий час протягом тижня або довше. Поєднання щоденного обертання Землі навколо своєї осі та її річного руху навколо Сонця змушують зірки здаватися рухомими по небу.

Земля обертається навколо своєї осі, яка проходить з південного полюса через центр Землі до північного полюса, один раз на добу. Астрономи вимірюють день двома способами: сонячним днем, тривалістю 24 години, від високого сонця до високого сонця, і сидеричним днем, з урахуванням положення зірок, що фіксовані в небі. Сидеричний день триває 23 години і 56 хвилин.

Сузір’я Оріон — і кожна зірка в нічному небі — з’являтимуться в тому ж місці рівно через 23 години і 56 хвилин. Через цю невелику різницю зірки з’являються на сході на чотири хвилини раніше кожні 24 години. За місяць зірка, яка була близько до сходу о 10 вечора, тепер буде значно вище в небі, оскільки вона піднімалася на дві години раніше.

Отже, хоча сузір’я Оріон здається близьким до горизонту на заході сонця наприкінці грудня, у лютому та березні воно майже безпосередньо над головою.

Ви можете скористатися інтерактивною картою зірок, щоб побачити цей феномен. Хочете знайти Оріон у серпні в Північній Америці? Просто прокиньтеся о 4:30 ранку і дивіться на схід.

На відміну від Оріона, Велику Ведмедицю завжди видно вночі в більшості північної півкулі. Це через те, як щоденне обертання Землі проектується на зірки.

Кругові зірки

Астрономи використовують спільний набір опорних точок для проекції північного і південного полюсів Землі та екватора на небесну сферу — уявну сферу, що охоплює небо.

Ідея небесної сфери виникла ще в давнину з уявлення про те, що Земля — нерухомий центр всесвіту. Проекція екватора Землі визначає небесний екватор, а полюси проєктуються на північний і південний небесні полюси.

Рух зірок біля небесних полюсів відрізняється від поведінки Оріона та інших сузір’їв. Нині північний небесний полюс дуже близький до зірки Полярної, відомої також як Полярна зірка. Зірки, близькі до Полярної, ніколи не сходять і не заходять. Вони здаються обертатися проти годинникової стрілки навколо цієї зірки, оскільки Земля обертається навколо своєї осі один раз на добу.

Кількість цих кругових зірок зростає при наближенні до Північного полюса. На екваторі таких зірок немає. Кожна зірка і кожне сузір’я сходить на сході і заходить на заході, оскільки Земля обертається з заходу на схід.

Якщо ви стоїте на Північному полюсі, всі північні сузір’я є круговими, обертаючись навколо Полярної зірки і ніколи не сходячи і не заходячи. Подібна картина спостерігається і в Південній півкулі, де південні сузір’я обертаються за годинниковою стрілкою навколо південного небесного полюса.

Обертання Землі — прецесія

Мільйони років тому люди малювали шлях Сонця через сузір’я зодіаку, що породило практику астрології.

Що означає, наприклад, перебування Сонця у сузір’ї Стрільця? Це означає, що щоб побачити сузір’я Стрільця, потрібно дивитися у напрямку до Сонця. Це означає, що йде день, і зірки не видно. Почекайте на ніч, і ви побачите Близнюків високо в небі. Через шість місяців Сонце буде у Близнюках, і сузір’я Стрільця буде видно вночі. Цей патерн повторюється щороку, оскільки Земля обертається навколо Сонця. Ваші знаки зодіаку залежать від того, у якому сузір’ї було Сонце у момент народження.

Ще одна зміна у нічному небі, що відбувається на набагато довших від людського життя часових масштабах, — це прецесія земної осі під впливом гравітації Сонця і, в меншій мірі, Юпітера. Внаслідок цього руху, що також тонко змінює орбіту Землі у просторі, Полярна зірка більше не буде Полярною через тисячу років. Через 12 000 років яскрава зірка Вега буде найближчою до північного небесного полюса, більш ніж на 50 градусів у небі від її нинішнього положення біля Полярної.

Ще один наслідок цього руху, іноді званого прецесією рівнодень, полягає в тому, що сьогодні сузір’я зодіаку вже не співпадають з традиційними датами їхнього розташування.

Наприклад, коли складали гороскопи і астрологічні знаки, Сонце перебувало у сузір’ї Стрільця з 22 листопада по 21 грудня. Однак через прецесію за тисячі років Сонце тепер проходить через це сузір’я з 18 грудня по 19 січня. У перші дні грудня воно перебуває у сузір’ї Змієносця, яке не входить до традиційних 12 сузір’їв зодіаку.

Ці зміни у нічному небі займають тижні, місяці або навіть сотні років, щоб стати помітними. Якщо ви не терплячі, можете полетіти в протилежний полюс і побачити Оріон догори ногами і нічне небо, що повертається у протилежному напрямку.