Что происходит со звездным небом в течение ночи? Оно движется. Звезды восходят на востоке, поднимаются выше всего над горизонтом на юге (или, как говорят астрономы, кульминируют) и заходят за горизонт на западе. При этом звезды движутся не по прямой — их траектория представляет собой дугу окружности! Это хорошо видно на фотографиях звездного неба, сделанных с большими экспозициями.

звездные следы

Если, фотографирую звездное небо, затвор камеры оставить открытым на протяжении нескольких часов, то звезды, смещаясь превратятся в изогнутые светящиеся линии, прекрасно иллюстрируя факт движения по окружностям. Фото: Jackson Marin

Ясно, что только часть окружностей таких звезд проходит в небе над горизонтом — другая часть проходит под горизонтом. Один круг на небе каждая звезда совершает ровно за сутки. Это кажущееся движение звездного неба отражает собой действительное вращение Земли вокруг своей оси.

Но есть на небе светила, которые над территорией России никогда не заходят. Их суточные окружности настолько малы, что попросту не дотягивают до горизонта. Ниже всего такие звезды опускаются, когда находятся на севере. (Кстати, чем дальше мы будем продвигаться по земному шару на север, тем больше будет таких звезд, а чем дальше на юг, тем меньше! На экваторе Земли все звезды являются заходящими!)

Очевидно, есть и такие звезды, суточные круги которых настолько малы, что они практически покоятся на месте. Например, звезды Малой Медведицы, среди которых выделяется Полярная звезда. Круг, который описывает в небе за сутки Полярная, настолько мал, что практически не заметен глазу! Недаром кочевые народы называют ее Кол и Гвоздь в небе! Какое меткое сравнение — ведь все остальные звезды ходят вокруг Полярной, как животные на привязи!

полярная звезда и полюс мира

Полярная звезда находится так близко к Северному небесному полюсу, что практически всегда, в любой час суток и в любое время года находится в небе на одном месте. На этом снимке ее дуга — наименьшая среди всех звезд. Фото: J. C. Casado

Почему же некоторые звезды движутся по большим суточным кругам (так что заходят за горизонт), а другие — по малым? Потому что небо вместе со всеми светилами на нем кажется нам вращающейся сферой. У этой сферы есть ось вращения, которая пересекает «поверхность» сферы в точках, которые называются полюсами. Полярная звезда находится около Северного полюса небесной сферы, поэтому является практически неподвижной.

Но почему небо нам кажется сферой? (Древние всерьез думали, что сфера эта настоящая и даже строили догадки, из чего она могла бы состоять. Некоторые, например, предполагали, что из хрусталя.) Вспомним определение: сфера — это геометрическое место точек в пространстве, равноудаленных от некоторой заданной точки (центра сферы). То есть, сфера получается потому, что все светила кажутся нам равноудаленными от нас. (Мы, наблюдатели на Земле, находящимся в центре этой сферы!) Такая иллюзия создается из-за того, что наши глаза, которые создают объемное зрение, отказывают нам, если мы смотрим на нечто очень-очень далекое. Мы не можем на глаз сказать, что дальше — Солнце, Луна или звезды, и поэтому все они кажутся нам расположенными на одном — неизмеримо большом — расстоянии.

Итак, на нашем небе полюс представлен Полярной звездой. Это очень полезная звезда, так как она не заменима при ориентировке на местности — ведь она всегда находится в одной и той же точке неба, а отвесная линия, проведенная от Полярной к горизону, указывает на север точнее компаса!

Напрашивается вопрос: очевидно, аналогичный полюс есть и в южном полушарии, у нас под ногами? Южный полюс неба, конечно же есть, но, в отличие от нас, жителям южного полушария Земли не повезло — рядом с их полюсом нет ни одной более или менее яркой звезды!

южный полюс мира

В южном полушарии нет своей яркой полярной звезды и участок неба возле полюса почти пустует. Этот снимок сделан в Чили, в обсерватории Серро-Тололо. Источник: U.S. Department of Energy

Как же ориентироваться на небе южного полушария? По созвездию Южного Креста и по яркой звезде Ахернар из созвездия Эридана! Эти звезды находятся от южного небесного полюса примерно на таком же расстоянии, на каком в нашем небе находится Ковш Большой Медведицы от Полярной звезды.