Ознайомлення з віртуальним планетарієм «Stellarium» і його налаштування під реальні астрономічні спостереження

Теоретична частина

З розвитком астрономії у її дослідників з’явилася потреба у створенні систем небесних координат. За допомогою системи координат науковці можуть записувати координати небесних об’єктів задля того, щоб ці об’єкти можна було швидко знайти на нічному небі. Спочатку координати записувалися в астрономічні каталоги, проте з розвитком комп’ютерної техніки були створені віртуальні планетарії, в яких можна не лише знайти координати небесних об’єктів, а й повністю візуалізувати небесну сферу на моніторі комп’ютера. У наш час будь-яка людина, маючи комп’ютер, може знайти певну інформацію за допомогою віртуальних обсерваторій.

Для повноцінної роботи у віртуальних обсерваторіях потрібно знати основні системи небесних координат. Для астрономічних спостережень зазвичай використовують три основні системи координат: горизонтальна система координат, перша та друга екваторіальні системи координат.

Горизонтальна топоцентрична система координат (ГТСК). У ГТСК основною (базовою) є площина математичного горизонту. Координатами об’єкта в ГТСК є висота світила h (зенітна відстань z) та азимут A. Спостерігач перебуває в точці О на поверхні Землі.

Висотою h світила називають дугу вертикального кола від математичного горизонту до світила, або кут між площиною математичного горизонту і напрямком на світило. Висоти відраховують у межах від 0° до +90° в напрямку до зеніту (точка Z) і від 0° до (–90)° в напрямку до протилежної точки – надира (точка Z’). Висота й зенітна відстань є кутами, які доповнюють один одного до прямого. Зенітні відстані відраховують у межах від 0° до 180° від зеніту до надира.

Азимутом A світила називають дугу математичного горизонту від точки Півдня (точка S) до вертикального кола світила, яке утворюється перетином з небесною сферою площини, що проходить через світило, зеніт і надир. Азимути відраховують у бік добового обертання небесної сфери, тобто на захід від точки Півдня, в межах від 0° до 360°, іноді від 0° до + 180° в сторону точки Заходу і від 0° до (–180)° в напрямку на точку Сходу.

Рис. 1. Основні лінії і точки ГТСК

Висота h (зенітна відстань z) та азимут A світил неперервно змінюються внаслідок обертання небесної сфери, яке через відносність руху є відображенням добового обертання Землі. Це можна пояснити тим, що їх відраховують від точок, пов’язаних із цим обертанням.

Екваторіальна система координат. У першій екваторіальній системі координат основною (базовою) є площина небесного екватора. Однією координатою при цьому є схилення δ (полярна відстань p), іншою координатою є годинний кут t.

Схиленням δ світила називають дугу великого кола небесної сфери, яку відраховують від небесного екватора до світила, або кут між площиною небесного екватора і напрямком на світило. Межі зміни схилення від 0° до +90° в напрямку до північного полюса світу і від 0° до (–90)° в напрямку до південного полюса світу.

Полярною відстанню p світила називають дугу великого кола, що відраховують від північного полюса світу до світила. Полярні відстані відраховують у межах від 0° до 180° від північного полюса світу до південного. Отже, полярна відстань та схилення є кутами, які доповнюють один одного до прямого.

Годинним кутом t світила називають дугу небесного екватора від точки перетину небесного екватора з небесним меридіаном до кола схилення світила. Годинний кут відраховують у бік добового обертання небесної сфери в межах від 0° до 360° (у градусній мірі) або від 0h до 24h (у годинній мірі). У деяких прикладних задачах небесної механіки, астронавігації годинні кути відраховують від 0° до +180° (від 0h до +12h) на захід від небесного меридіану та від 0° до (–180)° (від 0h до (–12h)) на схід від небесного меридіану.

Рис. 2. Перша екваторіальна система координат

У другій екваторіальній системі координат, як і в першій екваторіальній системі координат, основною (базовою) є площина небесного екватора. Координатами є схилення δ (полярна відстань p) та пряме сходження α (рис. 3).

Прямим сходженням α світила називають дугу небесного екватора від точки весняного рівнодення до кола схилення світила. Прямі сходження відраховують у бік, протилежний добовому обертанню небесної сфери, в межах від 0° до 360° (у градусній мірі) або від 0h до 24h (у годинній мірі).

Рис. 3. Друга екваторіальна система координат

Хід роботи

1. Відкривши програму Stellarium, ми бачимо три основні панелі: панель налаштувань, панель відображення та панель спостережень.

2. Зайдіть у панель налаштувань та виберіть «Вікно розташування», щоб задати власні координати.

3. У вкладці «Вікно параметрів неба та відображення» виберіть, які саме об’єкти будуть показані на небесній сфері та як вони будуть відображатися.

4. У вкладці «Налаштування» проведіть більш глибокі налаштування програми.

5. На панелі відображення наявні піктограми, за допомогою яких можна швидко змінювати сітки системи координат, сузір’я, картинки сузір’їв, додаткові об’єкти зоряного неба та керувати часом.

6. За допомогою панелі спостережень налаштуйте програму під конкретний телескоп з конкретним обладнанням. Оберіть «Показати діалогове вікно параметрів» і у відповідних вкладках оберіть ті інструменти, під які налаштовуємо програму.

7. Налаштуйте рамку датчика зображення, обравши інструмент для фіксації зображення.

8. Складіть графік спостережень та знайдіть зоряну величину запропонованих об’єктів для конкретної дати. Визначте, які об’єкти не можна спостерігати на обрану дату. Результати занотуйте до наведеної нижче таблиці.

Аналіз даних