Warto przeczytać

Każdy z nas miał okazję obserwować świecące na niebie gwiazdy. Kopernik rozpoczął jedno ze swoich wielkich dzieł słowami „Cóż piękniejszego nad niebo, które przecież ogarnia wszystko, co piękne”. Starożytni bardzo dokładnie przyglądali się niebu, analizowali i interpretowali zaobserwowane kształty i ułożenia obiektów, a nawet zapisywali ich położenia. Dzięki takim obserwacjom powstały mapy nieba. Współcześnie, nam także ułatwiają one obserwacje nieba. Dawniej, gwiazdozbiory służyły do orientacji podczas podróży, w szczególności morskiej - były podstawą nawigacji astronomicznej. Więcej o tym, czym są mapy, przeczytasz w e‑materiale „Mapa nieba”.

Wielu osobom zdarza się, że podziwiając nocne niebo, kładą się na polanie i przez całą noc patrzą w górę.

Znajdując na niebie Wielką Niedźwiedzicę (Ursa Maior lub w skrócie UMa) – część gwiazd tego gwiazdozbioru nazywana jest Wielkim Wozem – możemy określić kierunek północny, który wskazuje Gwiazda Polarna (nazwa łacińska Stella Polaris, katalogowa: αalfaUMi), ostatnia gwiazda dyszla Małego Wozu (zwanego też Małą Niedźwiedzicą lub UMi). Znajduje się ona na przedłużeniu linii brzegu Wielkiego Wozu. Odkładając pięciokrotnie wysokość Wielkiego Wozu „w górę” trafimy dokładnie w Gwiazdę Polarną (patrz - Rys. 1.).

R1Xtmxxgx0QON

Rys. 1. Zdjęcie wykonane nocą, przedstawia las, biegnącą poprzecznie drogę oświetloną światłem latarni i rozgwieżdżone niebo. Klika gwiazd połączono białymi odcinkami układającymi się w dwa kształty. Pierwszy kształt, w górnej części, nieco pośrodku zdjęcia, wskazuje Mała Niedźwiedzicę, widoczną w postaci układu gwiazd przypominającym poziomo ułożoną łyżkę z wierzchołkiem skierowanym w lewo. Na końcu "uchwytu łyżki" ułożonego po prawej stronie opisano Gwiazdę Polarną kończącą gwiazdozbiór. Niżej nad lasem widoczny jest drugi kształt – gwiazdozbiór Wielkiej Niedźwiedzicy. Kształt przypomina zwierzę z łapami opuszczonymi w dół, łbem skierowanym w prawo i ogonem skierowanym w lewo. W części ogona i tylnego grzbietu Wielkiej Niedźwiedzicy widoczny jest układ gwiazd, który również przypomina łyżkę z wierzchołkiem skierowanym w prawo. Ta konstelacja jest nazywana Wielkim Wozem i wchodzi w skład Wielkiej Niedźwiedzicy. Gwiazdy na prawej krawędzi wierzchołka opisano: górną jako Dubhe, a dolną jako Merak.

Znajdując te dwa gwiazdozbiory na niebie, łatwo zorientujemy się, w którą stronę musimy patrzeć, aby dostrzec interesujący nas obiekt. Wszystkie gwiazdy zataczają pełne okręgi w wyniku obrotu Ziemi wokół własnej osi. Dlatego o różnych godzinach znajdują się one w różnych miejscach. Aby znaleźć obiekt, który nas interesuje, potrzebujemy mapy nieba. Najprostszą i najporęczniejszą jest obrotowa mapa nieba. Dlaczego nazywamy ją obrotową? Ponieważ uwzględnia ona obrót sfery niebieskiej, który jest konsekwencją obrotu Ziemi. Dzięki niej zobaczymy, jak wygląda niebo w wybranym przez nas dniu i godzinie, z dokładnością do kilku minut. Mapa składa się z dwóch kół połączonych wspólnym środkiem. Na jednym z nich narysowane są wszystkie gwiazdozbiory nieba północnego, czyli widzianego nad Polską. Na jego krawędzi znajduje się miarka z zaznaczonymi miesiącami i dniami. Drugie koło jest częściowo przezroczyste, aby pokazywać odpowiedni fragment pierwszego koła. Ustawiając mapę na odpowiedni dzień i godzinę, w przezroczystej części koła zobaczymy dokładnie te gwiazdozbiory, które można obserwować o tej właśnie porze. Po kilku chwilach obraz nieco się zmieni.

RN8X4WtuHNuS4

Rys. 2. Ilustracja przedstawia obrotową mapę nieba. Pokazano obrotową czarną tarczę z białą obwódką z zaznaczoną podziałką kątową, co jeden stopień. Każde trzydzieści stopni odpowiada jednemu miesiącowi w roku. Na ciemnym tle tarczy widoczna jest niebieska kula, na której zaznaczono białe punkty. Symbolizuje ona, widoczny z Ziemi, fragment nieba z zaznaczonymi gwiazdami. Obracając tarczę, zmienia się widok poszczególnych konstelacji w zależności od pory roku i miesiąca. W centrum kuli znajduje się Gwiazda Polarna wchodząca w skład konstelacji Małej Niedźwiedzicy. Gwiazda Polarna należąca do gwiazdozbioru Małej Niedźwiedzicy to północna gwiazda polarna. Charakterystyczną jej cechą jest to, że w ciągu nocy prawie nie zmienia swojego położenia na niebie, podczas gdy pozostałe gwiazdy krążą wokół bieguna.

Czas na drugim kole jest czasem średnim słonecznymczas średni słonecznyczasem średnim słonecznym. Różni się on od czasu słonecznego miejscowegoczas słoneczny miejscowy (prawdziwy)czasu słonecznego miejscowego i od czasu urzędowego, czyli tego który pokazuje zegarek, w zależności od długości geograficznej, na jakiej się znajdujemy oraz od pory roku. Strefy czasowe rozłożone są co 15 stopni, począwszy od południka 0 wyznaczającego środek pierwszej strefy. Zmiana strefy oznacza zmianę czasu o godzinę. Przyjmuje się, że czas w danej strefie, to czas słonecznyczas średni słonecznyczas słoneczny na południku określającym środek strefy, czyli wielokrotność 15 stopni. Każdy dodatkowy stopień od wartości południka określającego strefę, to 4 minuty więcej. Dodatkowo należy pamiętać, że w Polsce obowiązuje zmiana czasu z zimowego na letni i odwrotnie. Czasem odpowiadającym geograficznej strefie w Polsce jest czas zimowy, oznaczany UTC+1, gdzie UTC to skrót od angielskiego Universal Time Coordinated.

RKip0x0ONxIyg

Rys. 3. Ilustracja przedstawia mapę Polski z zaznaczonymi granicami. Polskę pokazano w kolorze bladożółtym, a tereny poza jej granicami w kolorze białym. Na kontury Polski naniesiono pionowymi liniami południki, co dwa stopnie oraz poziomymi liniami równoleżniki, również co dwa stopnie. Na mapie zaznaczono czerwonymi punktami położenie trzech głównych miast Polski: Warszawa w centrum i lekko na wschód kraju, Poznań w połowie wysokości i na zachodzie, Wrocław w południowo‑zachodniej Polsce. W lewym dolnym rogu mapy widoczny jest poziomy, czarny odcinek nieco dłuższy niż jeden stopień długości geograficznej, który odpowiada stukilometrowemu odcinkowi drogi. Pamiętaj, że stosunek długości jednego stopnia geograficznego do odległości stukilometrowego odcinka drogi zależy od szerokości geograficznej. Jeden stopień długości geograficznej będzie przekładał się na najdłuższy odcinek drogi na równiku i będzie malał wraz ze zbliżaniem się do biegunów geograficznych.

Oto przykładowe wyliczenie czasu słonecznego dla Warszawy (długość geograficzna 21°), 2 czerwca o godzinie 23:00 czasu polskiego urzędowego.

Najpierw od czasu urzędowego musimy odjąć 1 h (poprawka na czas letni), a następnie dodać poprawkę na długość geograficzną Warszawy (21Indeks górny o^o - 15Indeks górny o^o = 6Indeks górny o^o), co daje dodatkowe 24 minuty. Od długości geograficznej Warszawy odjęliśmy 15Indeks górny o^o, ponieważ strefa czasowa UTC+1, w której znajduje się to miasto, odpowiada południkowi 15Indeks górny o^o. Warszawa jest od niego odsunięta o 6 stopni na wschód.

Zegarek wskazuje godzinę 23:00, ale czas słoneczny, który musimy  ustawić na mapie będąc w Warszawie, to 22:24. O tej samej porze w Poznaniu lub Wrocławiu (długość geograficzna 17°), czas słoneczny wynosi 22:08. Miasta te położone są 2 stopnie na wschód od południka 15Indeks górny o^o, a każdy stopień to dodatkowe 4 minuty.

Jeżeli obserwacji chcielibyśmy dokonywać w czasie zimowym, wystarczy nanieść poprawkę związaną z długością geograficzną.

Mapę nieba ustawiamy tak, aby data pokrywała się z godziną. To znaczy, że kreska na większym kole, wskazująca datę obserwacji, powinna być przedłużeniem kreski na mniejszym kole, odpowiadającej wyliczonej godzinie.

R1CQOMZ062Ai5

Rys. 4. Zdjęcie przedstawia fragment obwodu obrotowej mapy nieba. Na obrotowej tarczy z podziałką kątową, co jeden stopień, każde trzydzieści stopni odpowiada jednemu miesiącowi. Do każdego miesiąca przyporządkowane są podziałki od zera do trzydziestu stopni.

Obrotową mapę nieba możemy zabierać ze sobą w podróż, ale tylko do miejsca o zbliżonej szerokości geograficznej i leżącego w tej samej strefie czasowej. Mapa obrotowa używana w Polsce, prawidłowo pokaże niebo obserwowane w Niemczech lub Holandii, ale nie sprawdzi się ani w krajach okołorównikowych ani na półkuli południowej. Obserwujemy tam bowiem na niebie zupełnie inne gwiazdozbiory i obiekty.

Rozpoczynając obserwacje z pomocą ustawionej odpowiednio mapy nieba, musimy rozpoznać kierunki świata, w oparciu o kompas lub gwiazdozbiór Wielkiej Niedźwiedzicy i Gwiazdę Polarną. Szukając wybranego obiektu, znajdziemy na mapie informację, o ile stopni lub minut kątowych jest on oddalony od charakterystycznego punktu na niebie i w którym kierunku należy go szukać.

Istnieją metody „na oko”, ułatwiające zorientowanie się na niebie względem podstawowych gwiazdozbiorów. Szerokość małego palca dłoni, gdy rękę wyciągniemy przed siebie, odpowiada przesunięciu na niebie o kąt równy około 1Indeks górny o^o. Trzy środkowe palce dłoni złączone ze sobą to kąt około 5Indeks górny o^o, a zaciśnięta pięść odpowiada 10Indeks górny o^o.

Na mapie nieba zaznaczone są obiekty astronomiczne takie, jak odległe galaktyki lub gromady gwiazdowe. Są to obiekty stałe na niebie. Nie przemieszczają się znacząco względem gwiazd i każdego roku o tej samej porze znajdziemy je w tym samym miejscu. Jeśli chcemy obejrzeć wybraną przez siebie galaktykę, należy sprawdzić, w jakim gwiazdozbiorze się znajduje i oszacować odległości pomiędzy galaktyką a najjaśniejszymi gwiazdami gwiazdozbioru.

Jeżeli jednak chcielibyśmy dostrzec więcej szczegółów, niż pozwala na to ludzkie oko, musimy użyć przyrządów takich, jak lornetka lub teleskop. Obiektów na niebie szuka się w ten sam sposób zarówno okiem, jak i precyzyjnym teleskopem. Różnica jest tylko taka, że w teleskopie widzimy znacznie więcej gwiazd. Nastawiając teleskop na wybrany obiekt, zawsze musimy najpierw znaleźć go „okiem”, z użyciem mapy nieba. Następnie powinniśmy wycelować w to miejsce „jak z armaty”, a na końcu doprecyzować ustawienie urządzenia, wykonując bardzo niewielkie ruchy teleskopem. Na precyzyjnych mapach nieba, znacznie dokładniejszych niż obrotowa mapa nieba, zaznaczane są obiekty słabsze niż te, które widzi ludzkie oko. Zazwyczaj  wyglądają one jak książka, na kartach której znajdują się małe fragmenty nieba, wskazujące położenie obiektów z dokładnością rzędu sekundy kątowej. Używając ich, bardzo łatwo trafimy teleskopem lub lornetką w szukany obiekt. Nowoczesne teleskopy, posiadające automatyczne sterowanie, same znajdują obiekt na niebie, po wprowadzeniu odpowiednich współrzędnych. Zanim jednak zacznie się obserwacje takim urządzeniem, warto poznać niebo, wyszukując na nim samodzielnie różne obiekty.

Na mapie nieba nie znajdziemy obiektów, które poruszają się ze znaczącą prędkością w stosunku do Ziemi. Takimi obiektami są Księżyc, inne planety Układu Słonecznego, komety, asteroidy, satelity. Jeżeli chcielibyśmy zaobserwować takie obiekty, oprócz mapy nieba, potrzebny nam będzie kalendarz astronomiczny. Zapisane są w nim precyzyjne wyliczenia położeń Księżyca, planet, znanych komet okresowych. W dniu obserwacji należy sprawdzić położenie obiektu (gwiazdozbiór w jakim się on w tym momencie znajduje, jego współrzędne astronomiczne), a następnie postępować dokładnie tak, jakbyśmy szukali obiektu stałego.

W dzisiejszych czasach istnieją także wirtualne mapy nieba oraz specjalne aplikacje na telefon. Należy jednak pamiętać, że podczas obserwacji, im więcej sztucznego światła wpadnie do oka, tym mniej obiektów dostrzeżemy na niebie.

Słowniczek