Зоряний купол для земного спостерігача знаходиться в безперервному обертанні. Якщо, будучи в Північній півкулі планети, в безмісячну і безхмарну ніч досить довго дивитися в північну частину неба, стане помітно, що вся брильянтовий розсип зірок обертається навколо однієї непримітної тьмяною зірочки (це тільки неуки розповідають, що Полярна зірка – найяскравіша). Частина світил ховається за горизонтом в західній частині небосхилу, їх місце займають інші. Карусель триває до самого ранку. Але на наступний день, в це же час, кожна зірочка знову опиняється на своєму місці. Координати зірок відносно один одного змінюються настільки повільно, що для людей вони здаються вічними і нерухомими. Не випадково наші предки уявляли собі небо твердим куполом, а зірки – отворами в ньому.

Дивна зірка – точка відліку

Давним-давно наші пращури звернули увагу на одну дивну зірочку. Особливістю її є нерухомість на небесному схилі. Вона ніби зависла в одній точці над північною кромкою горизонту. Всі ж інші небесні світила описують навколо неї правильні концентричні окружності. У яких тільки образах не поставала ця зірка в уяві стародавніх астрономів. Наприклад, у арабів вона вважалася золотим колом, вбитих в небесну твердь. Навколо цього кола скаче золотий жеребець (ми називаємо це сузір'я Великою Ведмедицею), прив'язаний до нього золотим арканом (сузір'я Малої Ведмедиці). Саме з цих спостережень і беруть свій початок небесні координати. Цілком природно і логічно нерухома зірка, яку ми називаємо Полярної, стала для астрономів відправною точкою визначення місцеположення об'єктів на небесній сфері.


До речі, нам, жителям Північної півкулі, крупно пощастило з зоряним компасом. Волею випадку, з тих, що бувають один на мільйон, точно на лінії осі обертання планети знаходиться наша Полярна зірка, завдяки якій у будь-якому місці півкулі легко можна визначити точне положення щодо сторін світла.

Перші зоряні координати

Не відразу з'явилися технічні засоби для точного вимірювання кутів та відстаней, проте хоч якось систематизувати і розсортувати зірки люди прагнули давно. І нехай прилади, якими володіла стародавня астрономія, координати зірок у звичному для нас оцифрованому вигляді визначати не дозволяли, це з лишком компенсувалося уявою. Здавна жителі всіх частин світу ділили зірки на групи, названі сузір'ями. Найчастіше сузір'ях давалися імена виходячи з зовнішньої подібності з тими чи іншими предметами. Так сузір'я Великої Ведмедиці слов'яни називали просто ковшем. Але найбільше поширення отримали назви сузір'їв, дані на честь персонажів давньогрецького епосу. Можна, хай і з деякою натяжкою, сказати, що назви сузір'їв і зірок на небі і є їх перші примітивні координати.

Перлини неба

Не обійшли своєю увагою астрономи і найкрасивіші яскраві зірки. Вони також отримали назви на честь еллінських богів і героїв. Так альфа і бета сузір'я Близнюків названі відповідно Кастор і Поллукс за іменами синів Зевса громовержця, народжених після його чергового любовного пригоди.
Особливої уваги заслуговує зірка Алголь, альфа сузір'я Персея. За переказами, цей герой, здолавши в смертельній битві виплодок похмурого Тартару - горгону Медузу, поглядом звертає все живе на камінь, захопив з собою її голову в якості своєрідного зброї (очі навіть відрубаної голови продовжували «працювати»). Так от, зірка Алголь є в сузір'ї оком цієї самої голови Медузи, і це не зовсім випадково. Давньогрецькі спостерігачі звернули увагу на періодичні зміни яскравості Алголь (подвійна зоряна система, компоненти якої періодично перекривають один одного для земного спостерігача). Природно, «підморгуюча» зірка і стала оком казкового монстра. Координати зірки Алголь на небосхилі: пряме сходження - 3 год 8 хв, схиляння +40°.

Небесний календар

Але не слід забувати, що Земля обертається не тільки навколо своєї осі. Кожні 6 місяців планета виявляється з іншого боку Сонця. Картина нічного неба при цьому, природно, змінюється. Це здавна стало використовуватися звіздарями для точного визначення часів року. Наприклад, у Стародавньому Римі учні з нетерпінням чекали, коли на ранковому небі стане з'являтися Сіріус (його назва у римлян звучало Каникула), бо в ці дні їх відпускали додому на відпочинок. Як видно, зоряне назва цих учнівських відпусток збереглося донині. Крім шкільних канікул, положення об'єктів на небосхилі визначало початок і закінчення морських і річкових навігацій, давало старт військовим походам, сільськогосподарським заходів. Авторами перших докладних календарів в різних частинах світу були саме астрологи, звіздарі, жерці храмів, навчилися точно визначати координати зірок. На всіх континентах, де знаходяться залишки древніх цивілізацій, виявляються цілі кам'яні комплекси, побудовані для астрономічних спостережень і вимірювань.

Горизонтальна система координат

Показує координати зірок і інших об'єктів на небесній сфері в режимі «тут і зараз» відносно горизонту. Перша координата – це висота об'єкта над горизонтом. Величина кутова, вимірюється в градусах. Максимальне значення +90° (зеніт). Нульове значення координати мають світила, розташовані на лінії горизонту. І нарешті, мінімальне значення висоти -90° мають об'єкти, що знаходяться в точці надіра або у спостерігача «під ногами» - зеніт навпаки.
Другою координатою служить азимут – кут між горизонтальними лініями, спрямованими на об'єкт і на північ. Ще цю систему називають топоцентрической через прив'язки координат до точки на земній кулі. Система не позбавлена недоліків. Обидві координати кожної зірки в ній змінюються щосекунди. Тому вона мало підходить для опису, скажімо, розташування зірок у сузір'ях.

Зоряні ГЛОНАСС і GPS

А як же використовується така система? Якщо переміщатися по планеті на досить великі відстані, зоряна картинка, безумовно, буде змінюватися. Це було помічено ще древніми мореплавцями. У спостерігача, що стоїть на самому Північному полюсі, Полярна зірка опиниться в зеніті, прямо над головою. А ось житель екватора зможе бачити Полярну тільки лежить на лінії горизонту. Переміщаючись ж уздовж паралелей (зі сходу на захід), мандрівник помітить, що точки і час сходу-заходу тих чи інших небесних об'єктів також зміняться. Цим і навчилися користуватися мореплавці для визначення свого місцезнаходження в океанах. Вимірявши кут піднесення над горизонтом Полярної зірки, штурман судна одержував значення широти. Використовуючи точний хронометр, моряки порівнювали час місцевого півдня з еталонним (грінвічським) і отримували довготу. Обидві земні координати, як видно, неможливо було отримати, не обчисливши координати зірок і інших небесних тел. При всій своїй складності і приблизності описана система визначення місцеположення в просторі вірою і правдою служила мандрівникам протягом більш ніж двох століть.

Екваторіальна перша система зоряних координат

В ній небесні координати прив'язані до поверхні землі, так і до орієнтирів на небосхилі. Першою координатою є відмінювання. Вимірюється кут між лінією, спрямованої на світило, і площиною екватора (площина, перпендикулярна осі світу – лінії направлення на Полярну зірку). Таким чином, для нерухомих об'єктів неба, таких як зірки, ця координата завжди залишається незмінною. Другою координатою в системі буде кут між напрямком на зірку і небесним меридіаном (площина, в якій схрещуються вісь світу і схил). Таким чином, друга координата залежить від положення спостерігача на планеті, а також моменту часу. Використання цієї системи досить специфічно. Нею користуються при установці і налагодженню механізмів телескопів, змонтованих на поворотних платформах. Такий прилад може «стежити» за об'єктами, що обертаються разом з небесним куполом. Це робиться для підвищення часу експозиції при фотографуванні ділянок неба.

Екваторіальна №2 зоряна

А як на небесній сфері визначають координати зірок? Для цього існує друга екваторіальна система. Осі її нерухомі щодо віддалених космічних об'єктів. Першою координатою, як і в першій екваторіальної системи, є кут між світилом і площиною небесного екватора. Друга координата називається прямим сходженням. Це кут між двома лініями, що лежать на площині небесного екватора і перетинаються в точці його перетину з віссю світу. Перша лінія прокладається до точки весняного рівнодення, друга – до точки проекції світила на небесний екватор. Кут прямого сходження відкладається по дузі небесного екватора за годинниковою стрілкою. Він може вимірюватися як в градусах від 0° до 360°, так і в системі «години: хвилини». Щогодини дорівнює 15 градусам. Як виміряти пряме сходження світила, показує схема.

Якими ще бувають координати зірок?

Для визначення нашого місця серед інших зірок ні одна з перерахованих вище систем не підходить. Положення найближчих світил вчені фіксують в екліптичній системі координат. Вона відрізняється від другої екваторіальної тим, що базовою площиною є площина екліптики (площина, в якій лежить земна орбіта навколо Сонця). І нарешті, для визначення розташування ще більш далеких об'єктів, таких як галактики, туманності, використовується галактична система координат. Неважко здогадатися, що в ній за основу взята площину галактики Чумацький Шлях (так називається наша рідна спіральна галактика).

Так все ідеально?

Не зовсім. Координати полярної зірки, а саме відмінювання, складає 89 градусів 15 хвилин. Це означає, що майже на градус вона знаходиться в стороні від полюса. Для орієнтування на місцевості, якщо заблукав чоловік шукає дорогу, таке розташування ідеально, а от для планування курсу судна, якому належить пройти тисячі миль, доводилося робити поправку. Так і нерухомість зірок – явище позірне. Тисячу років тому (зовсім трохи за космічними мірками) сузір'я мали зовсім інші обриси. Так вчені довго не могли визначити, для чого в піраміді Хеопса від поховальної камери йде похилий тунель на поверхню однієї з граней. Виручила астрономія. Координати найяскравіших зірок в різні періоди часу були обчислені досконально, і астрономи підказали, що в період будівництва піраміди точно на лінії, куди «дивиться» цей тунель, перебувала зірка Сіріус – символ бога Осіріса, знак вічного життя.