02.01.14

Полярна зірка




Полярна зірка - найвідоміша зірка на небесній сфері
Що про неї відомо астрономам сьогодні?


Добовий рух зірок
1. Полярна зірка не найяскравіша зірка на небі.


Багато людей, котрі не надто знайомі із зоряним небом, мабуть вважають, що Полярна зірка дуже яскрава, якщо не найяскравіша зірка на ньому. Це не так! У списку найяскравіших зірок неба Полярна знаходиться тільки на 46 місці, набагато поступаючись в блиску таким зіркам, як Сіріус, Вега або Арктур​​. Блиск Полярної зірки приблизно дорівнює 2-й зоряній величині, що співмірно із зірками ковша Великої Ведмедиці. 


2. Полярна зірка знаходиться поблизу північного полюса світу.


Унікальність Полярної зірки полягає в тому, що вона знаходиться ближче інших зірок, видимих ​​неозброєним оком, до північного полюса світу, на відстані близько 1°. Через це вона весь час знаходиться фактично на одному і тому ж місці, незалежно від часу доби і року. Нерухомість Полярної зірки ось вже півтори тисячі років робить її вірним орієнтиром для мореплавців, скотарів та мандрівників.

 
Справжній же Північний полюс світу знаходиться майже в 1° від Полярної зірки. Проте добова траекторія, яку описує навколо нього Полярна, практично непомітна для наших очей.




Особливе становище Полярна зірка має тільки на небі Землі . На небі інших планет роль полярної грають інші зірки , так як осі обертання цих планет по-іншому нахилені по відношенню до площин їх орбіт.


Цікаво, що і на нашому небі Полярна зірка не завжди була такою. Багато тисяч років тому вісь обертання Землі була спрямована в інший бік і роль полярної зірки виконувала Вега. Справа в тому, що вісь обертання Землі знаходиться в постійному русі , описуючи в небі коло за час в 25800 років. Це названо прецесією. Причина прецесії – у загальному впливі Сонця та Місяця на рухому  Землю.

 
Коло прецесії: один повний оберт за 26 000 років

Куди ж рухається вісь світу сьогодні? В сторону Полярної зірки. До 2100 року це відстань скоротиться вдвічі , після чого полюс світу почне повільно віддалятися від зірки, продовжуючи свій рух у напрямку сузір'я Цефея.


3. Полярна зірка допомагає орієнтуватися на Землі.


Як відшукати Полярну зірку на небі?  

Найпростіше це зробити, відштовхуючись від ковша Великої Ведмедиці - найвідомішого зоряного сузір’я. Візьмемо дві крайні зірки в ковші (вони називаються Дубхе і  Мерак ) і подумки проведемо через них пряму. Полярна зірка знаходиться на п'ятикратній відстані Мерак - Дубхе. Колір зірки жовтувато-білий і по блиску вона приблизно дорівнює цим зіркам.


Відшукавши Полярну зірку, проведемо від неї лінію, перпендикулярну до горизонту. Місце перетину лінії з горизонтом вкаже на північ, причому зробить це точніше , ніж компас !  Знайти інші сторони світу вже просто: південь знаходиться в протилежній стороні, схід праворуч, а захід - ліворуч від Полярної зірки.
 
Шукаємо Полярну зірку на небі.

Інша цікава і важлива характеристика Полярної зірки - її висота над горизонтом. Відомо, що завдяки близькості до полюса світу Полярна практично нерухома для даного місця. Проте висота зірки над горизонтом змінюється залежно від географічного розташування спостерігача! Так, перебуваючи на Північному полюсі, ми побачили б Полярну в зеніті, а на екваторі (тобто, на «боці» Землі ) Полярна зірка була б практично точно на горизонті. 
Отже, висота Полярної зірки над горизонтом визначає широту нашого місцезнаходження. 
Вимірюючи щоночі кут між Полярною зіркою і горизонтом в напрямку півночі, мореплавці минулого могли дізнатися, як далеко вони просунулися на північ або південь.


4.  Полярна - найяскравіша зірка в сузір'ї Малої Ведмедиці.


Полярна зірка входить до складу невеликого сузір'я Малої  Ведмедиці. Це сузір'я не надто яскраве; найголовніша його частина , астеризм Малий Ківш, складається із 7 зірок. На відміну від Великого Ківша до складу Малого входить тільки три більш-менш яскраві зірки. Тому розрізнити його на небі набагато важче.

Осінніми вечорами ківш Великої Ведмедиці знаходиться низько над горизонтом в північній частині неба. Слідуючи від нього наверх, можна легко знайти ківш Малої Ведмедиці. Ручка Малого Ковша вигнута в інший бік , ніж ручка Великого. Полярна зірка - крайня в ручці ковша Малої Ведмедиці.   


Три найяскравіших зірки Малої Ведмедиці мають свої імена - Полярна зірка , а також зірки Кохаб і Феркад . Полярна зірка - крайня зірка в ручці Малого Ковша . Кохаб і Феркад - крайні зірки в самому ковша. Ці дві зірки часто називають Правоохоронцями Полюса .

 

Як відомо, астрономи здавна позначають найяскравіші зірки в сузір'ях буквами грецького алфавіту. Буквою «альфа» позначається, як правило, найяскравіша зірка сузір'я, друга за яскравістю - буквою «бета» і так далі, аж до літери «омега» (це правило має часті винятки). Тому Полярна зірка це ще й альфа (α) Малої Ведмедиці. Трохи поступається їй в блиску зірка Кохаб - β, а зірка Феркад - γ Малої Ведмедиці.


5. Полярна - зірка надгігант.

  
Якими є  фізичні характеристики Полярної. Вже при спостереженні в бінокль помітний її жовтуватий колір. Полярна зірка лише трохи гарячіша за наше Сонце: температура її поверхні складає приблизно 6000 К.  Але на цьому схожість з Сонцем і закінчується.
 
Як і переважна більшість зірок , видимих ​​на небі неозброєним оком, Полярна зірка набагато яскравіше Сонця. Спектральні дослідження показали , що зірка належить до класу зірок- надгігантів . Її радіус в 46 разів більше радіуса Сонця , а світність приблизно в 2500 разів перевищує сонячну ! Ми говоримо «приблизно», оскільки точна величина світимості Полярної зірки невідома в силу того, що астрономам невідома точна відстань до неї. 


Полярна зірка перебуває у стадії надгіганта, котрих є на небі дуже мало – долі відсотка. Відомо, що дана  стадія надгіганта в житті зірки вельми короткочасна і настає лише після вичерпання ядерного пального в її ядрі. Зірки на кшталт Полярної - завжди старі, та доживають свого віку.  Це не означає, що дійсний вік таких зірок великий - так, Полярна зірка не є старшою 70 мільйонів років, - проте їх життєвий цикл , на відміну від Сонця , вже добігає кінця.


Положення Полярної зірки на діаграмі Герцшпрунга-Рессела. По осі Χ відзначені спектри (температура) зірок. По осі Υ - світність в світностях Сонця. Малюнок: Великий Всесвіт

Знаючи фізичні характеристики Полярної в даний час , ми можемо припустити , якою зіркою вона була протягом більшої частини свого життя . Найімовірніше Полярна була яскравою блакитною зіркою спектрального класу Β з масою в 5 разів більше маси Сонця і радіусом в 3,5 рази більше сонячного . Температура її поверхні становила близько 18 000 К.


6. Полярна зірка - найяскравіша і одна з найбільш незвичайних цефеїд на небі.

  
Після того , як в ядрі зірки практично весь водень перетворився  в гелій, світило вступає у фазу нестабільності. Тиск випромінювання в ядрі слабшає , і воно починає стискатися , зовнішні ж шари зірки, навпаки, збільшуються в розмірах-зірка стає гігантом або навіть надгігантом. Крім того, таке світило починає пульсувати – спостерігаються коливання по розміру, температурі  та  блиску. Полярна зірка пульсує:  то збільшуючись, то зменшуючись в об'ємі. Разом з цим трохи змінюється і її блиск, правда, зовсім непомітно для очей. Коливання Полярної дуже ритмічні й мають період 3,97 доби - зірка працює точно, немов швейцарський годинник.
 
Астрономи знайшли безліч подібних зірок і виділили їх в цілий клас зірок- цефеїд (названих на честь зірки - прототипу δ Цефея). Цефеїди хоча і мають схожі пульсації , не є схожими одна на одну. Вони мають різні маси, розміри, дещо різняться по температурі і, як наслідок, мають різні амплітуди і періоди пульсацій. Проте всі цефеїди об'єднує цікава залежність: періоди їх пульсацій безпосередньо залежать від їх світності (кількості  випромінюваного ними світла): чим більший  період, тим більша світність таких зірок.
 
Відкриття цієї залежності зіграло дуже важливу роль в астрономії, оскільки  дозволило визначити відстань до інших галактик. Всього на небі існує близько 40 класичних цефеїд , які видно неозброєним оком , і Полярна зірка - найяскравіша і близька з них. У зв'язку з цим протягом останнього століття астрономи дуже ретельно досліджували її змінність, і виявили, що зірка дуже «норовлива».
 
Ще на початку 1970 -х років амплітуда блиску Полярної змінювалася в межах 0,27 m. Така зміна блиску знаходиться на межі виявлення неозброєним оком. Після цього амплітуда Полярної  почала різко зменшуватися. Передбачалося навіть , що до початку XXI століття зірка зовсім перестане бути цефеїдою. Деякі астрономи висловлювали припущення, що Полярна зірка - перший зафіксований випадок припинення пульсацій цефеїди через її вихід за межі смуги нестабільності внаслідок еволюції. Однак в районі 1993 зменшення амплітуди пульсацій Полярної різко зупинилося, і з тих пір складає 0,032 m. При цьому яскравість зірки збільшилася на 15 %.


Цікаво , що на відміну від класичних цефеїд , зовнішні і внутрішні шари атмосфери Полярної зірки коливаються в протифазі - режимі першого обертону. Деяким астрономам це дало привід вважати, що зірка не припиняє свої пульсації , а навпаки , знаходиться в процесі розвитку до основного періоду в 5,7 днів , стаючи звичайної цефеїдою з великим коливанням блиску.


7. Полярна - потрійна зірка.

  
Насправді Полярна зірка - це система зірок. Не задовольняючись ні статусом «полярної», ні статусом аномальної цефеїди, Полярна до всього іншого є потрійний зіркою, тобто має дві зірки-супутники, пов'язані з нею силами тяжіння.
 
Один із супутників видно вже в невеликі аматорські телескопи. Це зірочка майже 9-ої зоряної величини, розташована на відстані 18 кутових секунд від Полярної зірки. Вперше її спостеігав в 1780 році знаменитий астроном XVIII століття Вільям Гершель . Полярна B є звичайною зіркою спектрального класу F3V: вона тільки в 4 рази яскравіша за  Сонця і в 1,4 рази масивніша.
 
Поруч з жовтувато-білою Полярної її тьмяний супутник виглядає зеленуватим. Насправді колір у зірок не буває зеленим - так влаштовано зір людини. У даному випадку ми спостерігаємо хоч і красиву, але все ж оптичну ілюзію, викликану близькістю супутника до Полярної зірки.
 
Друга компонента системи (позначається як Полярна Ab) знаходиться набагато ближче до Полярної зірки , так що до недавнього часу на її  присутність вказували лише спектральні спостереження . Вперше Полярну Ab побачили тільки в 2006 році за допомогою космічного телескопа «Хаббл». Кутова відстань між Полярної A і Полярної Ab виявилося рівним всього 0,133".
 
Надгігант Полярна зоря A та її компаньйон Полярна зоря Ab, а також компонент Полярна зоря B. Художнє зображення (вікіпедія)
Справжня ж відстань між Полярною А та  її найближчим супутником становить щонайменше 2 мільярди кілометрів. Один оберт навколо спільного центру мас вони здійснюють приблизно за 30 років.
 
Полярна Ab схожа за своїми характеристиками на Полярну B. Вона відноситься до спектрального класу F6V , в 1,26 разів масивніше Сонця і в 3 рази яскравіша за  нашу зірку .
Система потрійної Полярної зірки в цифрах:

Сузір'я: Мала Ведмедиця
Видима зоряна величина: 1,97 змінна
Паралакс ( угл. сек.): 0,00754 ± 0,00011
Відстань: 133 пк
Координати α ( 2000 ): 02h 31m 48,7s
Координати δ ( 2000 ): +89 ° 15 ' 51 "
Власний рух α: 0,044 " / рік
Власний рух δ: -0,011 " / рік
Променева швидкість: +16,4 км / с
Вік: 70 мільйонів років

 Натхненниу http://www.biguniverse.ru/posts/
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...