Музыка сфер. Астрономия и математика - Рос Роза Мария

Как оценить параллакс на пальцах

Это очень простое упражнение заключается в том, чтобы посмотреть на палец руки на фоне какого-то удалённого объекта, например стены. Вытянем вперёд правую руку и поднимем указательный палец вверх. Закроем левый глаз и запомним, где находится палец относительно фона. Затем закроем правый глаз и вновь отметим, где находится палец относительно стены. Положение пальца будет меняться в зависимости от того, каким глазом мы смотрим.

Это же явление используется в астрономии, единственным различием является масштаб. Именно благодаря тому, что мы смотрим на мир двумя глазами, наш мозг может оценивать расстояния до предметов. В любом сувенирном магазине продаются картинки, на которых дважды изображена одна и та же фотография. В действительности эти фотографии сделаны с разных точек, отстоящих друг от друга на несколько сантиметров. Если мы посмотрим на эти фотографии через специальные очки, наш мозг объединит два изображения в одно объёмное. В подобных игрушках используется эффект параллакса.

Наблюдение параллакса на пальцах.

Если мы посмотрим на две одинаковые фотографии через окуляры, наш мозг объединит два изображения в одно, объёмное, в то время как по отдельности фотографии кажутся совершенно плоскими.

При показе фильмов в формате 3D используется точно такой же принцип. Фильм снимается с двух камер, расположенных на определённом расстоянии, а затем оба изображения показываются на экране кинотеатра одновременно. Для просмотра фильма в 3D нужны специальные очки, в которых каждый глаз видит только одно из демонстрируемых изображений. Когда наш мозг объединяет эти изображения в единое целое, нам кажется, что мы смотрим трёхмерный фильм. Эффект 3D создаётся разными способами. К примеру, можно использовать поляризационные очки с разной поляризацией линз или очки, в которых одна линза окрашена в красный цвет, другая — в синий: в этом случае две версии фильма снимаются через фильтры разного цвета.

ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ ПРИ ПОКУПКЕ ТЕЛЕСКОПА

Любой телескоп состоит из двух частей: монтировки и оптической системы. Пока не будем говорить об оптике и вкратце расскажем, чем отличаются друг от друга различные монтировки. Каждой системе небесных координат соответствует своя разновидность монтировки.

Телескопы с альт-азимутальной монтировкой устойчивее телескопов с экваториальной монтировкой, однако вести наблюдения с них сложнее, так как скорректировать вращение небесной сферы непросто. Если вы хотите следить за движущимся астрономическим объектом, то телескоп такого типа нужно будет постоянно двигать по высоте и азимуту так, что траектория движения объектива будет напоминать лесенку. Однако такая монтировка дешевле и проще в установке, так как она схожа с обычным штативом для фотоаппарата. Телескоп можно поставить где угодно и направить в любую сторону.

Экваториальная монтировка устроена иначе и выглядит намного сложнее. Телескопы с ней менее устойчивы, поэтому при их установке следует грамотно расположить противовес. Недостаток этого типа монтировки заключается в том, что ось телескопа всегда должна быть направлена вдоль оси вращения Земли. Большое преимущество заключается в том, что для корректировки вращения небесной сферы достаточно слегка изменять прямое восхождение, например с помощью простого мотора. Эта монтировка, несомненно, куда интереснее для астрономов-любителей.

Четыре телескопа, образующие VLT (Very Large Telescope — англ. «очень большой телескоп») на Серро-Параналь в Чили. Телескопы больших размеров имеют альт-азимутальную монтировку, так как она более устойчива. При использовании этих телескопов следить за небесными телами очень удобно — движением монтировки управляют компьютеры. Сегодня романтический образ астронома, приникшего к телескопу, ушёл в прошлое, ведь учёные во время наблюдений смотрят на экран компьютера.

Два любительских телескопа с различными монтировками: слева — телескоп с экваториальной монтировкой, к которой можно подключить мотор для компенсации вращения; справа — телескоп с альт-азимутальной монтировкой.

Определение параллакса

При определении параллакса рассматривается новая единица длины — парсек.

Парсек — это расстояние, с которого одна астрономическая единица (напомним, что она равняется 150 млн километров) видна под углом в одну угловую секунду. Парсек эквивалентен 30,9 млрд километров, или, что аналогично, 3,26 светового года.

Один парсек соответствует параллаксу величиной в одну угловую секунду. Справа — годовой параллакс звезды 61 Лебедя.

Эта единица и кратные ей широко применяются в астрономии: килопарсек (тысяча парсек) — для измерения расстояний в масштабах галактик, мегапарсек (миллион парсек) — для измерения межгалактических расстояний (однако эти расстояния слишком велики, чтобы на них можно было наблюдать реальный параллакс).

Параллакс был известен уже древнегреческим астрономам, однако они не располагали измерительными инструментами необходимой точности для наблюдения годового параллакса, поэтому пришли к выводу: Земля неподвижна относительно Солнца.

Первым определил параллакс звезды (это была звезда 61 созвездия Лебедя) немецкий математик и астроном Фридрих Вильгельм Бессель в 1838 году. Чтобы представить, насколько мал параллакс даже ближайшей к нам звезды, рассмотрим ближайшую к Земле звёздную систему Альфа Центавра. От Проксима Центавра, ближайшей к нам звезды, нас отделяет примерно 40 млрд километров, или 4,3 световых года. Следовательно, параллакс этой звезды меньше одной угловой секунды и равен 0,765'' — меньше чем 1/3600 часть градуса, иными словами, 1/3600 части угла, под которым виден мизинец на вытянутой руке.

Чем больше расстояние, тем меньше параллакс, и ошибки измерения становятся всё более значимыми: на дистанциях, превышающих 100 световых лет, определить расстояния между звёздами на основе годового параллакса уже нельзя.

ФРИДРИХ ВИЛЬГЕЛЬМ БЕССЕЛЬ (1784–1846)

Немецкий математик и астроном Фридрих Вильгельм Бессель родился в Миндене, был главой Кёнигсбергской обсерватории, описал так называемые функции Бесселя (открытые Даниилом Бернулли), занимался вычислениями орбит и положений небесных тел, изучал аберрации и рефракцию света в атмосфере. Он начал работу над решением сферических многоугольников и вывел известные формулы Бесселя, в том числе для решения уже упомянутого треугольника «полюс-зенит-звезда». Учёному удалось достичь высокой точности измерений и в 1838 году определить годовой параллакс звезды 61 Лебедя по итогам 18 месяцев наблюдений. В 1844 году, анализируя положение Сириуса и Проциона, он показал, что движение этих звёзд можно объяснить только присутствием невидимого тела, под действием которого они смещаются с орбиты. Бессель даже рассчитал орбиту звезды Сириус В, которая была открыта лишь в 1862 году, а также звезды-спутника Проциона, открытой в 1895 году. Кроме всего прочего, Бессель известен благодаря публикации каталога, в котором приведены точные координаты 75 тысяч звёзд, наблюдаемых из Северного полушария.