Псковские астрономические наблюдения

Примечаниеот автора: Описываются особенности методики проведения астрономических наблюдений, а также приводятся результаты некоторых астрономических наблюдений, проведенных в г. Пскове в период 1999-2006гг.
Загрузить архив:
Файл: ref-22770.zip (210kb [zip], Скачиваний: 131) скачать

Федеральное агентство по образованию Псковской области

Псковский государственный педагогический университет

имени С.М. Кирова

Кафедра физики

Выпускная квалификационная работа

ПСКОВСКИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Исполнитель:

студент 51 группы физико-математического факультета

Митрофанов Петр Игоревич

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики

Б.И. Фесенко

Псков

2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ……………………………………………………………….....3

Глава 1.

ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ…. 4

Роль наблюдений в науке……………………………………………….. 4

Роль наблюдений в астрономии………………………………………… 7

Любительские наблюдения в астрономии………………………………9

Тематика астрономических наблюдений………………………………..13

Наблюдения невооруженным глазом……………………………………15

Наблюдения в бинокль…………………………………………………...19

Наблюдения в любительские телескопы………………………………..21

Особенности астрономических наблюдений…………………………...29

Глава 2.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПСКОВСКИХ

АСТРОНОМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ…………………………..33

Введение…………………………………………………………………..33

Наблюдения переменных звезд………………………………………….35

Наблюдения покрытий звезд астероидами……………………………...39

Изучение видимости небесных светил

в сумеречное время суток…………………..............................41

Изучение влияния погоды на проведение

астрономических наблюдений …………………………………………...42

Заключение. ……………………………………………………………45

Приложения………………………………………………………….....48

Приложение 1

Распределение визуальных наблюдений

переменных звезд по годам……………………………………………….48

Приложение 2

Кривые блеска переменных по результатам

визуальных наблюдений ………………………………………………….50

Приложение 3

Визуальные наблюдения покрытий звезд

астероидами в 2003-2006г.г. ……………………………………………...56

Приложение 4

Изучение видимости светил

в сумеречное время суток………………………………………………....57

Приложение 5

Изучение динамики изменения облачности

в г. Пскове……………………………………………………………….....59

Список использованных источников…………………………...62

Введение

Развитие астрономии немыслимо без проведения наблюдений. В настоящее время, несмотря на массовое развитие наблюдательной техники, позволяющей получать информацию о различных объектах и процессах во Вселенной, любительские астрономические наблюдения ещё не утратили своей значимости. Инструментальные возможности любителей астрономии, конечно, ограничены, но, тем не менее, даже с весьма скромными средствами они могут получать ценные для науки результаты.  В данной работе рассмотреныте астрономические наблюдения, которые с одной стороны дают полезные практические или даже научные сведения, а с другой технически доступны любителям астрономии и могут быть проведены в условиях г. Пскова. В первой главе работы рассмотрены общие сведения о наблюдениях и их роли в астрономии, возможностях любительской астрономии. Далее выделены основные виды любительских астрономических наблюдений в соответствии с имеющимися инструментальными возможностями (невооруженный глаз, бинокль, любительский телескоп). Также рассмотрены особенности проведения визуальных астрономических наблюдений. Большое место в данной работе уделено наблюдению покрытий звезд астероидов, поскольку в настоящее время эти наблюдения доступны многим любителям астрономии, обладающих хотя бы небольшими телескопами и могут приносить реальную научную ценность.

Вторая глава полностью посвящена конкретным астрономическим наблюдениям, проводимых автором данной работы в г. Пскове и его ближайших окрестностях. Основное внимание уделено наблюдениям переменных звезд. Исследование переменных ввидумногообразия их типов открывает перед любителями астрономии большое поле деятельности. В то же время профессиональные астрономы не в состоянии следить за всеми переменными. Кроме того, для некоторых объектов характер изменения их блеска  ещё до сих пор недостаточно хорошо изучен или нуждается в уточнении. По этим причинам целенаправленные систематические наблюдения переменных звезд по-прежнему представляют интерес для науки. Кроме изучения переменных звезд, вПскове и его ближайших окрестностях автором проводятсянаблюдения покрытий звезд астероидами, покрытий звезд и планет Луной, серебристых облаков и др. Проведение астрономических наблюдений вышеперечисленных объектов невозможно без учета особенностей их видимости в данное время года. Следует отметить, что в г. Пскове наилучшие возможности для проведения астрономических наблюдений складываются только в определенные периоды года. Это обусловлено, во-первых, географическим положениям г. Пскова (в июне серьезные наблюдения большинства астрономических объектов и явлений оказываются практически невозможными из-за светлых ночей), а также метеорологическими особенностями (поздней осенью и зимой благоприятная для проведения наблюдений погода устанавливается крайне редко, а весной и летом она неустойчива). В данной работе проведено исследование динамики изменения облачности и установлены наилучшие периоды для проведения астрономических наблюдений.

Глава 1

Любительские астрономические наблюдения

Роль наблюдений в науке

          Наука представляет собой сферу деятельности, функцией которой является выработка и систематизация объективных знаний о действительности. Основное отличие научного познания от обыденного состоит в следующем:

а) стремление к максимальной объективности в описании изучаемых предметов и   явлений;

б) особый (научный) язык, используемый для описания изучаемых объектов (явлений);

в) специфические способы обоснования истинности полученных знаний;

г) желание получить знания, которыми удовлетворяются не только сиюминутные потребности общества, но и важные для будущих поколений.

Выделяют два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Главной задачей эмпирического уровня научного познания является описание предметов и явлений, а основной формой получаемого знания — эмпирический (научный) факт. На теоретическом уровне происходит объяснение изучаемых явлений, получаемое знание фиксируется в форме законов, принципов и научных теорий, в которых раскрывается сущность [1] и вращениях звезд.

4)Радионаблюдения получили широкое распространение во второй половине XX века и связаны с успешным развитием новой отрасли астрономии – радиоастрономии.

5)Наблюдения в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма - диапазоне значительно пополнили сведения о небесных телах, полученныев оптическом и радиодиапазонах.

6)Исследования тел Солнечной системы с помощью космических летательных аппаратов (КЛА)

7)Внеатмосферные наблюдения с помощью орбитальных космических телескопов (например, телескоп имени Хаббла)

          Таким образом, наблюдения являются главным источником информации в астрономии. С развитием наблюдательной техники качество проводимых наблюдений всё время возрастало: от простейшего созерцания вида звездного неба первобытными людьми до составления точных каталогов Тихо и Гиппарх, в которых ошибка экваториальных координат составила несколько десятысячных секунды дуги.

           Любительские наблюдения в астрономии[2].

Наиболее плодотворными и авторитетными являются смешанные организации, объединяющие как любителей, так и профессионалов. К их числу относятся:

Тихоокеанское астрономическое общество (Astronomical Society of the Pacific) – объединение любителей и профессиональных астрономов, базирующееся на Западе США (www.aspsky.org);

Американскаяассоциациянаблюдателейпеременныхзвезд – The American Association of Variable Star Observers (AAVSO) (www.aavso.org);

Американское метеорное общество – American Meteor Society (www.amsmeteors.org);

АссоциациянаблюдателейЛуныипланет – The Association of Lunar and Planetary Observers (www.lpl.arizona.edu/alpo);

МеждународныйцентрнаблюденийпокрытийЛуной – International Lunar Occultation Centre (lunar-occultations.com).

В бывшем СССР Всесоюзное астрономо-геодезическое общество (ВАГО) активно работало с 1932 по 1994 в тесном контакте с Академией наук СССР, объединяя 8000 действительных членов, около 2000 членов юношеских секций и 225 членов-коллективов. После распада СССР структура ВАГО также распалась на ряд местных организаций и клубов.

Тематика астрономических наблюдений

В настоящее время астрономические наблюдения невооруженным глазом и со скромными, доступными по цене рядовому любителю астрономии инструментами (бинокль, телескоп с диаметром зеркала до 150мм, зеркальный фотоаппарат типа «Зенит»), имеют в основном только любительское значение. Эти наблюдения на первых порах являются для начинающего любителя астрономии важнейшими источниками знаний об объектах космоса.

Приступать к астрономическим наблюдениям следует с  изучения вида звездного неба, созвездий, суточного изменения положений небесных светил, обусловленных вращением Земли, годичного изменения вида звездного неба, наблюдений за перемещением Луны среди звезд, сменой фаз Луны. При этом начинающий любитель астрономии должен не просто замечать происходящие изменения, но и устанавливать закономерности этих изменений, а также уметь объяснять причины их вызывающие. Например, суточное движение небесных светил связано с вращением Земли вокруг своей оси, годичное изменение вида звездного неба – с движением Солнца по эклиптике, которое является «отражением» движения Земли по орбите вокруг Солнца и т.д. На этом же этапе начинающий любитель знакомится с основными точками и линиями небесной сферы, системами координат, а также различными системами счёта времени, принятых в современной астрономии.

Эти представления будут служить в дальнейшем важнейшими элементами при планировании, подготовке, проведении наблюдений, а также в их обработке и анализе полученных результатов. Например, знание экваториальных координат какого-либо интересного объекта (скажем, ближайшей к нам галактики, расположенной в созвездии Андромеды) позволяет начинающему любителю астрономии отыскать этот объект на небе, а также спланировать наилучшее время для его наблюдений в текущую дату, когда объект находится вблизи верхней кульминации. Очень большую помощь в решении подобных задач для начинающего любителя может оказать использование подвижных карт звездного неба (ПКЗН), которые легко изготовить самостоятельно, пользуясь инструкцией, имеющейся в школьном учебнике астрономии[3]

Наблюдения на первом этапе носят ознакомительный характер, поэтому они, как правило, являются весьма разрозненными и в методическом отношении их желательно проводить при очень благоприятных атмосферных условиях.

На следующем этапе любитель астрономии уже знаком с основными объектами и явлениями, которые можно наблюдать в данном пункте, а также причинами, их вызывающими. Поэтому возникает необходимость глубже разобраться в наблюдаемых объектах и явлениях: зафиксировать больше деталей,выявить или уточнить закономерности протекания данных явлений, их особенности.

Однако ввиду достаточно большого класса объектов и явлений, которые можно наблюдать на небе, возникает необходимость сделать выбор объекта исследования. Чем может быть мотивирован этот выбор? Прежде всего, он определяется самим любителем, его способностями склонностями, интересами, а также индивидуальными особенностями восприятия. Например, если любитель астрономии много читал о планетах Солнечной системы, то, естественно, у него возникнет желание увидеть, как выглядит та или иная планета в телескоп. Другим и, пожалуй, решающим фактором, определяющим выбор объекта исследования, являются – инструментальные возможности наблюдателя. В зависимости от того, какая астрономическая техника имеется в наличии у любителя, ему целесообразно проводить наблюдения, соответствующей этой технике. При этом каждый объект исследования накладываетдовольно строгие рамки на средства его изучения. Например, имея в распоряжении телескоп с диаметром объектива менее 100мм, врят ли стоит ставить серьезные задачи изучения поверхности Марса, поскольку в такой телескоп даже во времена Великих противостояний детали на поверхности планеты, если и будут различимы (при больших увеличениях), то на пределе видимости.

Дадимкраткий перечень возможных систематических наблюдений любителей астрономии в зависимости от их инструментальных возможностей (невооруженный глаз, бинокль, телескоп). В приводимых ниже перечнях жирным шрифтом выделеныте наблюдения, которые могут иметь научную ценность, если проводятся систематически, по определённой программе, включающей не только конкретные методики их проведения, но и обработку полученных результатов.

Наблюдения невооруженным глазом

1.Детальное изучение звездного неба, созвездий.

2.Наблюдения метеоров.

3.Наблюдения переменных звезд

4.Наблюдения солнечных и лунных затмений

5.Наблюдения полярных сияний

6.Наблюдения серебристых облаков

7.Изучение местного астроклимата

8.Специфические наблюдения.

Изучение звездного неба, конечно же, начинают с наблюдений невооруженным глазом. Вначале необходимо найтисозвездия, содержащие наиболее яркие звезды (предварительно с помощью ПКЗН нужно определить их положение на небе в момент предполагаемых наблюдений). Найдя наиболее заметные и выразительные созвездия, постепенно переходят к созвездиям, которые не выделяются характерной фигурой и содержат довольно слабые звезды (например, такие созвездия, как Жираф и Рысь). Поскольку вид звездного неба в течение года изменяется, то изучение созвездий необходимо продолжать на протяжении всего календарного года.

Параллельно с изучением звездного неба, можно рекомендовать и другие наблюдения в соответствии с поставленными перед наблюдателем целями и задачами. Например, в период действия крупных метеорных потоков,начинающим наблюдателям можно рекомендовать проводить простой счет метеоров в пределах ограниченной области (для этого используются специальные рамки, в простейшем случае – оконная рама). Целью наблюдений в этом случае станет определение величины часового числа метеоров (ZRH). Более опытные наблюдатели помимо простого счета метеоров, могут проводить квалифицированный счет, при котором одновременно отмечаются характеристики метеоров (блеск, продолжительность и т д.), кроме того, видимые пути метеоров наносятся на звездную карту. Коллективные наблюдения позволяют решать и более сложные задачи. Например, наблюдая один и тот же метеор из разных точек, расстояние между которыми известно, можно оценить его высоту. Сотрудничество нескольких наблюдателей может дать более объективную информацию о распределении метеорных тел в пространстве в период действия метеорного потока, уточнить положение радианта метеорного потока[4]

Начинающему наблюдателю переменных звезд после теоретического ознакомления с данным классом объектов и причинами переменности их блеска, следует, прежде всего, отыскать на небе наиболее яркие переменные звезды: δ Цефея, β Персея, ζ Близнецов и др. Прежде чем осваивать визуальные методы оценки блеска, представляет интерес просто проследить, что блеск звезды со временем изменяется. Особенно эффектны в этом отношении (для начинающего любителя) затменно-переменные звезды, поскольку заметное изменение блеска во время затмения можно обнаружить уже в течение нескольких десятков минут. Однако планирование этих наблюдений требуют предварительного расчета моментов минимумов. Затем можно переходить к освоению основных методов визуальных оценок блеска переменных (на звездах с известными звездными величинами) и непосредственным оценкам блеска переменных. Рекомендуется в качестве первой переменной звезды выбрать классическую цефеиду δ Цефея, поскольку она в г. Пскове является незаходящей и даже в нижней кульминации при хороших атмосферных условиях, как показывает опыт автора, видна достаточно хорошо.

Наблюдения таких явлений, как солнечное или лунное затмение, имеют большое эстетическое значение для начинающего наблюдателя. Тем не менее, весьма полезно зарисовать общий ход затмения, делая рисунки частных фаз затмения через постоянный интервал времени (например, через 10мин). Сразу же следует предупредить: даже невооруженным глазом на Солнце смотреть нельзя , нужно воспользоваться солнечным светофильтром (в крайнем случае, им может служить закопченное стекло). Одно из самых грандиозных астрономических явлений (не только для любителей астрономии, но и вообще для жителей Земли) – это полное солнечное затмение, поскольку в одном и том же месте Земли оно в среднем происходит раз в 200-300 лет[5]. В Псковской области ближайшее полное солнечное затмение произойдет только 16 октября 2126г. Во время полных фаз лунных затмений, которые могут продолжаться более часа, представляет интерес визуальная оценка яркости затмения по шкале Данжона.

К специфическим наблюдениям можно отнести такие, которые, как правило, не ставят своей целью изучения конкретных объектов (явлений), но могут представлять большой интерес или решать практические задачи. К первой группе можно отнести, например, кажущееся увеличение видимых размеров дисков Солнца и Луны при их приближении к видимому горизонту. Данное явление не связано сатмосферной рефракцией (она проявляется в искажении видимых дисков Луны и Солнца), а является следствием психофизиологических особенностей восприятия объекта у горизонта. При этом, как показывают наблюдения, видимые размеры дисков Солнца (Луны) у горизонта могут изменяться в зависимости от прозрачности атмосферы. Ко второй группе можно отнести наблюдения измерительного характера, которые можно выполнить, имея только часы с секундной стрелкой (или лучше – секундомер). Например, измеряя продолжительность захода диска Солнца, расположенного вблизи горизонта, за ровную горизонтальную крышу (или вертикальную трубу), можно приблизительно установить географическую широту места наблюдения. Географическую долготу места наблюдения можно определить, если установить момент пересечения Солнцем линии небесного меридиана. В этот момент тень от вертикального шеста будет совпадать с полуденной линией[6]. Более точно географическую долготу можно определить, если воспользоваться кольцом С.П. Глазенапа. Это устройство несложно изготовить из обычного алюминиевого кольца, проделав в нем небольшое круглое отверстие; на внутреннюю поверхность кольцанужно наклеить миллиметровую бумагу.

Как показали результаты измерений, проведенных Псковским астроклубом «Фомальгаут» в 2004г., для определения географической долготы с ошибкой 5' оказывается достаточно около 10 измерений положения зайчика на шкале с фиксации моментов времени с точностью до 1 мин. Подобные практические работы имеет смысл проводить с учащимися 10-11 классов, проявляющим интерес к астрономии, а также в школьном астрономическом кружке.

Наблюдения в бинокль

1.Детальное изучение звездного неба

2.Наблюдения метеоров

3.Наблюдения переменных звезд

4.Поиск и наблюдения комет

5.Наблюдения солнечных и лунных затмений

6.Наблюдения астероидов

7.Наблюдения пепельного света Луны, покрытий ярких звезд Луной

8.Наблюдения дип-скай объектов[7]

Ознакомившись с видом звездного неба невооруженным глазом, изучение созвездий продолжают с помощью бинокля. Для наблюдений перечисленных выше объектов и явлений желательно использовать светосильный призменный бинокль, дающий небольшие увеличения, например, 10Х50[8]. В этот бинокль можно увидеть звезды, которые примерно в 70 раз слабее звезд, видимых на пределе невооруженного глаза. Главное преимущество наблюдений в бинокль перед телескопическими наблюдениями – возможность смотреть двумя глазами и точная фиксация поля зрения, что немаловажно при наблюдении метеоров. В призменных биноклях две его половинки соединены шарниром, который позволяет установить оптические оси в соответствии с расстоянием между глазами наблюдателя. Каждая половинка имеет свою фокусировку, которую нужно тщательно определить и зафиксировать для того, чтобы каждый раз устанавливать окуляры по отсчетам шкалы. Бинокли с общим фокусировочным винтом имеют отдельную фокусировку только для одного окуляра, поэтому, отфокусировав средним винтом один окуляр бинокля (закрыв при этом второй глаз), надо второй окуляр подогнать по фокусировке к первому. После этого средний винт будет одновременно устанавливать на фокус обе половинки бинокля. [1]

Наибольшую пользу (с научной точки зрения) могут принести систематические наблюдения переменных звезд и метеоров. В бинокль с диаметром объектива 50мм. при хороших атмосферных условиях и в отсутствии засветки можно уверенно наблюдать переменные звезды ярче 9,5m, находящиеся высоко над горизонтом. С учетом городской засветки г. Пскова, как показывает опыт автора,при благоприятных атмосферных условиях целесообразно наблюдать переменные звезды ярче 8-8,5m. Однако начинающему наблюдателю, лучше начинать с наблюдения переменных, который в минимуме не слабее 7,5m. При этом желательно использовать небольшие увеличения (10-15Х), чтобы обеспечить большое поле зрения. В этом случае можнообойтись и без штатива, но при наблюдениях всё равно необходима опора, поскольку даже небольшое дрожание вызывает трудности визуальных оценок блеска. При использовании же биноклей с увеличением 20Х и более штатив обязателен.

Визуальные наблюдения метеоров в бинокль дополняют наблюдения невооруженным глазом и дают весьма ценную информацию о распределении  метеорных тел в слабых малоизученных потоках. Однако достижение указанных целей требуют очень большого количества наблюдательного времени. Коллективные наблюдения в данном случае позволяют получить гораздо больше ценной информации, чем одиночные.

Наблюдение астероидов и комет в бинокли имеет в основном любительское значение. Тем не менее, известны случаи, когда именно астрономы-любители, используя бинокли (бинокуляры), открывали кометы. Например, японский наблюдатель Юджи Хиакутаке с помощью бинокуляра с диаметром объектива 150мм в январе 1996г. открыл комету, которая, в марте 1996г. была видна невооруженным глазом. Поиск комет целесообразно проводить с помощью бинокуляров с диаметром объектива более 100мм. Для рядового российского любителя астрономии такие инструменты, к сожалению, пока являются дорогостоящими. При этом даже, если у любителя имеется такой инструмент, шансы открыть комету невысоки. Для достижения успеха могут потребоваться десятилетия поисков, заключающихся в систематическом тщательном обозрении областей ночного неба, расположенных вблизи Солнца (вечером – западная часть неба, ночью – северная, утром – восточная). Обнаружив комету, наблюдатель должен незамедлительно отправить сообщение по электронной почте в ближайшую астрономическую организацию. В противном случае любитель может потерять статус первооткрывателя. При этом нужно указать экваториальные координаты кометы, её звездную величину, звездные величины звезд сравнения[9], особенности хвоста (если он имеется) и другие замеченные детали.

Наблюдения в любительские телескопы

Наибольшую ценность представляют, безусловно, астрономические наблюдения в телескоп. Рассмотрим основные типы визуальных наблюдений, которые целесообразно проводить в настоящее время с телескопом с диаметром объектива до 200мм.

1. Наблюдения рельефа Луны

2. Наблюдения планет

3. Наблюдения явлений в системе спутников Юпитера

4. Наблюдения покрытий звезд Луной (особенно касательные покрытия)

5. Наблюдения покрытий звезд астероидами

6. Наблюдения переменных звезд

7. Поиск Новых звезд

8. Поиск и наблюдения комет

9. Наблюдения солнечных и лунных затмений

10. Наблюдения астероидов

11. Наблюдения дип-скай объектов

Среди перечисленных видов визуальных наблюдений в любительские телескопы особое значение имеют наблюдения покрытий звезд астероидами. Пожалуй, в настоящее время это единственный вид любительских наблюдений, который даже в единичных случаях может иметь реальную научную ценность.

Малые планеты, размеры которых составляют десятки и сотни километров, в своем движении по небу иногда покрывают звезды. Диаметры последних измеряются сотнями тысяч и миллионами километров, но из-за разницы в расстояниях до Земли видимые угловые размеры астероидов (десятые и сотые доли секунды), как правило, превосходят поперечники звезд. Покрытий звезд ярче 11m обычно бывает несколько в неделю на всем земном шаре. В данном конкретном месте их может быть несколько за год. Звезды ярче 6m покрываются гораздо реже – в среднем 4-5 раз в год, поэтому шансы увидеть такие явления невооруженным глазом невелики. Длятся покрытия от нескольких секунд до нескольких десятков секунд в зависимости от размера астероида и его видимой скорости движения по орбите.

Наблюдения покрытий звезд астероидами дают следующую значимую для науки информацию:

- Определение поперечника астероида по длительности покрытия
- Возможное открытие спутника астероида

- Уточнение формы астероида

- Уточнение параметров орбиты астероида
- Возможное определение размеров звезды и обнаружение ее двойственности                                                                                                   

Сам факт того, имело ли место покрытие в данной точке или нет, уже имеет большое значение, и о нем необходимо сообщать. Следующий шаг – определение длительности покрытия. На самом деле абсолютные моменты исчезновения и появления звезды не так важны, как разность между ними! Именно длительность покрытия пропорциональна длине хорды проекции астероида в точке наблюдения. Для регистрации явления с погрешностью 0,1 секунды достаточно ручного секундомера. При этом обязательно необходимо делать поправку на реакцию наблюдателя – в среднем, она составляет 0,3-0,4 секунды, при этом реакция на исчезновение звезды, как правило, быстрее (0,2-0,3с), а на появление медленнее (0,3-0,4с). Наконец, точное определение моментов начала и конца покрытия также может дать дополнительную информацию об астероиде, в том числе даже о форме его поверхности. [6]

Желательно, чтобы астероид, который покрывает звезду, визуально не был виден. Чем ярче астероид, тем меньше, очевидно, будет падение блеска звезды при её покрытии. Если звездные величины малой планеты и звезды равны, падение блеска во время покрытия составит около 0,8m. Случаи, когда блеск астероида превосходит блеск звезды, визуально наблюдать практически невозможно из-за очень малого падения блеска покрываемой звезды.

Эфемериды предстоящих покрытий звезд астероидами можно рассчитать с помощью специальной программы WinOccult для операционной системы Windows. Кроме того, эфемериды ближайших покрытий приводятся на сайте на основе расчетов англичанина Стива Престона.

Регистрацию покрытий звезд астероидами можно проводить различными методами. Наиболее точные – это наблюдения с использованием ПЗС-матриц и высокочувствительных видеокамер, но одновременно это и наиболее дорогие, которые в нашей стране доступны очень малому количеству любителей.

Принцип проведения визуальных наблюдений очень простой. Секундомер запускается по сигналам точного времени непосредственно перед покрытием. Так нужно делать не случайно, поскольку абсолютно точных секундомеров не бывает, каждый из них имеет определенную погрешность, которая накапливается с течением времени. Кстати, эту погрешность в любом случае нужно определить, так как даже в течение часа она может составить несколько десятых секунды! Приступать к слежению за звездой нужно за 2-3мин до ожидаемого момента покрытия, устраиваться надо удобнее, чтобы ни на что не отвлекаться, ввиду того, что заканчивать слежение необходимо через 2-3мин после предсказанного момента. Так нужно делать, поскольку всегда присутствует вероятность ошибки и, кроме того, имеется возможность открыть спутник у астероида. По этой же причине имеет смысл проводить наблюдения покрытий, полосы которых проходят в радиусе порядка 1000км от пункта наблюдения. Следует также отметить, что, чем меньше диаметр астероида, тем меньше, очевидно, ширина полосы покрытия и меньше соответственно вероятность покрытия в центре полосы. Поэтому вероятность того, что полоса покрытия сместится относительно рассчитанной, возрастает с уменьшением диаметра астероида.

Существует стандартная форма для отправки результатов наблюдений покрытий звезд астероидами. Она включает в себя следующие поля, обязательные для заполнения:

- Дата наблюдений, звезда, астероид
- Фамилия, имя, адрес наблюдателя
- Координаты места наблюдения (широта, долгота, высота)
- Интервал времени наблюдения (начало, конец, перерывы)
- Произошло ли покрытие?
- Если да, то моменты исчезновения и появления звезды
- Инструмент (диаметр, увеличение, монтировка, наличие часового привода)
- Методика регистрации времени (часы, видео- или аудиозапись)
- Был ли виден астероид во время наблюдений
- Если да, то на каком минимальном расстоянии и с какой стороны от звезды он прошел
- Условия наблюдений (прозрачность атмосферы, ветер, стабильность изображения, температура, засветка)
- Дополнительные комментарии.

Результаты наблюдений следует отправлять в Международную ассоциацию тайминга покрытий (IOTA). [6] Некоторое время (до 2006г) координацией российских наблюдателей астероидных покрытий занимался Денис Денисенко. Сейчас же результаты наблюдений любителям следует отправлять в указанную организацию самостоятельно.

Наблюдения покрытий звезд Луной не имеют столь важного для науки значения, как наблюдения астероидных покрытий, но, тем не менее, при тщательном проведении они могут дать уточняющую информацию о форме лунного диска. Однако научное значение такие наблюдения могут иметь, если точность фиксации моментов явлений составляет несколько сотых секунды[10]. Добиться такой точности регистрации моментов времени явления наблюдателю, имеющему в своём распоряжении простой секундомер, довольно трудно по ряду причин:

· Величина скорости реакции наблюдателя может иметь погрешность, которую экспериментально очень сложно измерить (практически невозможно, т.к. она зависит от множества факторов, связанных с самим наблюдателем и условиями наблюдений).

· Всегда существует ошибка «привязки» времени к сигналам точного времени, передаваемым по радиостанции

· Сами сигналы точного времени могут иметь значительную ошибку[11].

К сожалению, сигналы точного времени широковещательных радиостанций типа "Маяк" и "Радио России" непригодны для синхронизации часов, по которым засекаются моменты покрытия и открытия звезды. Погрешность излучения сигналов этих станций, согласно бюллетеню издательства стандартов "Эталонные сигналы частоты и времени", составляет 0,1с для европейской части России и 0,4с для азиатской. Это – уже слишком низкая точность для научных целей. Но, кроме того, сигнал от этих радиостанций к приёмнику проходит через несколько ретрансляторов. Расстояние, пройденное сигналом, и задержку сигнала в пути из-за этого определить невозможно. Кроме того, неизвестна задержка сигнала каждым ретранслятором, а это – довольно существенная величина. Интересно, что в некоторых городах передачи "Радио России" (вместе с сигналами "шесть точек"!) идут в записи. То есть к точному времени вообще никакого отношения не имеют! А разница между передаваемыми в прямом эфире разными станциями сигналами "шесть точек" составляет до нескольких секунд(!) Для привязки к точному времени астрономических наблюдений существуют специализированные отечественные радиостанции - РВМ, РБУ, РИД, РТА и др., а также множество зарубежных. Погрешность излучения эталонных сигналов времени отечественными станциями составляет не более 30 мкс. Из них владельцу бытового радиоприёмника доступна лишь РВМ (приём остальных требует использования специальных приёмников).Передатчики радиостанции РВМ работают круглосуточно на частотах 4996, 9996 и 14996 кГц, что соответствует коротких волнам 60 м, 30 м и 20 м. На расстояниях меньше 1000 км приём возможен лишь на двух первых частотах: 4996 кГц - ночью, 9996 кГц - в светлое время суток. 10 минут РВМ не передаёт информации о времени – только эталонную частоту (синусоидальный сигнал с частотами, названными выше) и сигналы опознавания радиостанции. Следующие 10 минут РВМ передаёт сигналы А1 с частотой повторения 1 Гц, следующие 10 минут–   сигналы А1 с частотой повторения 10 Гц. Этот 30-минутный цикл повторяется бесконечно. [9]

Наблюдения покрытий звезд Луной также позволяют решать и ряд практических задач, в том числе связанных с определением расстояний между пунктами наблюдений (исходя из разности моментов покрытий в этих пунктах), вычислением географических координат пунктов и др. Наиболее удобно наблюдать покрытия звезд Луной в период от новолуния до полнолуния, а открытия – в период от полнолуния до новолуния. В этом случае покрытие (открытие) происходит темным краем Луны.

Как показали наблюдения, при фазах Луны, больших 80% в телескоп с диаметром объектива до 110мм можно уверенно зафиксировать покрытия только наиболее ярких звезд (ярче 6m), при фазах, больших 90% – ярче 5,5m. Более слабые звезды просто «тонут» в свете Луны (эффект иррадиации) ещё до момента покрытия (становятся видимыми спустя некоторое время после открытия). При фазах же Луны меньших 20% при благоприятных условиях (Луна видна не на фоне зари и находится высоко над горизонтом, прозрачность атмосферы высокая) в телескоп с объективом до 110мм можно уверенно наблюдать покрытия (и открытия) звезд ярче 9m.  Особенно интересны (с научной точки зрения) случаи касательных покрытий, поскольку звезда может несколько раз скрываться  за образованиями рельефа и появляться вновь, но они видны с поверхности Земли только в пределах очень узкой полосы.

Что касается визуальных наблюдений Луны и планет, то они научного значения не имеют, хотя представляют для наблюдателяинтерес в  том отношении, что позволяют получать зарисовки, качество которых зависит, прежде всего, от внимательности наблюдателя, его умения видеть общую картину и выделять детали. При этом характерно использование больших увеличений телескопа (150-200Х). Некоторые любители в этой деятельности добиваются больших успехов, их зарисовки содержат детали, которые заметны на фотографиях с более крупных инструментов. Следует отметить, для выявления мелких деталей наблюдателям часто приходится достаточно длительное время дожидаться успокоения атмосферы. В этот момент можно будет сделать зарисовку этой детали и вновь дожидаться момента стабилизации атмосферы. В связи с этим приходится заранее выносить телескоп на открытый воздух и ждать некоторое время (не менее получаса), чтобы исключить возникновение турбулентных потоков воздуха. Особенно это характерно для телескопов-рефлекторов. Большие увеличения также предъявляют серьёзные требования и к монтировке. Она должна быть устойчивой (чтобы исключить дрожание), желательно использование часовых приводов (хотя бы по одной оси).

Качество изображения рекомендуется оценивать по следующей пятибалльной шкале, разработанной в отделе Луны и планет Московского отделения ВАГО:

1.Изображение сильно дрожит, весь диск струится, иногда искажается его форма, он окрашивается в различные цвета; временами изображение совсем расплывается.

2.Изображение колеблется; диск заметно струится, но форма его не искажается; на диске видны только самые крупные детали; слабые внешние части планеты размыты.

3.Изображение почти неподвижно; края диска слегка струятся; видны все основные детали; иногда наблюдаются краткие (1-2с) успокоения.

4.Изображение резкое и неподвижное; края диска чёткие; видны мелкие детали и самые слабые части планеты, часто наступают моменты полного успокоения.

5.Изображение всё время исключительно резкое; дрожания и помутнения редки (через 5-8с); самые мелкие детали видны чётко, как на рисунке, инструмент «выдерживает» максимальное для него увеличение. [5]

Особенности астрономических наблюдений

Проведение астрономических наблюдений – не такое простое занятие, как кажется на первый взгляд. Во-первых, наблюдатель должен БЫТЬ ВНИМАТЕЛЬНЫМ И ТЕРПЕЛИВЫМ, чтобы увидеть максимально возможное для своего инструмента. Но этого мало. Даже если у двух наблюдателей показатели зрения и возможности инструмента совпадают, наблюдатель без опыта сможет различить в объекте гораздо меньше деталей, чем более опытный. Отсюда вывод: нужно как можно больше практиковаться в астрономических наблюдениях и, самое главное, стараться аккуратно фиксировать всё наблюдаемое.

Любые астрономические наблюдения должны быть систематическими и выполнять определенную задачу. Коллективные наблюдения более продуктивны. Но и тут есть свои правила. Например, каждый человек должен составлять свой рисунок самостоятельно, ни с кем не советуясь и не сравнивая свой рисунок с рисунками других наблюдателей. Преимущество коллективных наблюдений состоит в том, что они дают более объективные данные о планете, а заодно позволяют учесть и исключить при обработке некоторые личные ошибки наблюдателей.

Степень дрожания изображения зависит, прежде всего, от высоты объекта над горизонтом. У самого горизонта объекты (особенно, планеты) настолько искажается турбулентными потоками, что детальные наблюдения невозможны. Следовательно, надо стараться наблюдать астрономические объекты вблизи их верхней кульминации. Следует учитывать также сезонные и местные условия, влияющие на спокойствие атмосферы.

При наблюдениях слабых астрономических объектов (галактики, туманности, звездные скопления) желательно использовать так называемое боковое зрение, смотря не на сам объект, а немного в сторону. Боковое зрение может дать некоторое преимущество, так как центральная часть ретины глаза менее чувствительна, чем остальная ретина и таким образом можно увидеть более слабые звезды. [1] Правда,использование бокового зрения при наблюдениях слабых переменных звезд не всегда приводит к увеличению точности оценки, делая её неуверенной, в чем автору приходилось неоднократно убеждаться на практике.

Проводя визуальные наблюдения, всегда следует отмечать время. При наблюдениях Луны, планет, двойных звезд желательно оценивать качество изображения по условной шкале (см. выше), а при наблюдениях переменных звезд, комет, метеорных потоков – предельную видимую звездную величину (по условно выбранным стандартам, например, по звездам Северного Полярного Ряда).

Как же готовиться и как проводить астрономические наблюдения? Для начала нужно обзавестись небольшим раскладным стульчиком, чтобы сделать наблюдения гораздо более удобными. Небольшой стол (тоже, возможно, раскладной) также будет очень полезен. При наблюдениях рекомендуется пользоваться фонариком с красным светофильтром, это уменьшает раздражение глаза, лучше сохраняет его адаптацию к темноте. Для получения наилучшего эффекта, чтобы различать наименьшие или наиболее слабые детали объекта, глаз должен приспособиться к виду объекта и для этого ему требуется около 3 минут непрерывно смотреть на объект.

Каждому любителю астрономии необходимо вести специальный журнал, в который он должен записывать отчёты о проделанных наблюдениях. На месте наблюдений записи должны быть предельно краткими, но в тоже время четкими и понятными, чтобы на их основе затем уже в другое (более удобное) время по ним можно было составить отчет (американские наблюдатели переменных звезд рекомендуют использовать специальную систему кодов). Зато зарисовки увиденного должны быть выполнены особенно тщательно, но не следует тратить время на их оформление. Все полученные в процессе наблюдений записи и зарисовки нужно обязательно хранить, т.к. они представляют собой оригиналы, а все отчеты, которые оформлены потом – это уже копии.

Другой способ сэкономить время при наблюдениях – использование диктофона. На него кратко можно записывать самое существенное. Затем все записи с диктофона переносятся в журнал наблюдений. Особенно этот метод удобно использовать при наблюдениях переменных звезд и метеоров. При записи информации на диктофон обязательно необходимо называть точное время.

Отчёт о каждом наблюдении должен сопровождаться следующими записями:

  • Список наблюдателей;
  • Условия наблюдения (время и место наблюдений, инструмент, состояние атмосферы и облачность, засветка);
  • Задачи данного наблюдения, их надо формировать в зависимости от своего телескопа.
  • Собственно отчёт о наблюдениях, сопровождаемый иллюстрациями.

С собой на наблюдения необходимо брать специально заготовленные поисковые карты. Эти карты без труда можно сделать с помощью программ-планетариев или использовать звёздные карты (атласы). На них полезно нанести кружок, соответствующий полю зрения используемого инструмента.

Дневник астронаблюдений нужно вести обязательно, т.к. необходимо фиксировать результаты наблюдений. Без этого обмен информацией и впечатлениями с другими любителями астрономии трудно себе представить. Кроме того, в дневник заносится свои астровпечатления. Без дневника запоминаются только самые сильные из них, и то часто ненадолго. [5]

И, наконец, наверное, самое важное правило астрономических наблюдений. Необходимо фиксировать только то, что действительно наблюдается, а не то, что кажется наблюдателю или по его мнению должно быть.

При подготовке к наблюдениям обязательно следует учитывать погодные условия. Это касается и температуры воздуха. Зимой наблюдения сильно затрудняют морозы, поэтому на зимний период врят ли стоит планировать длительные наблюдения, к тому же на зиму приходится наибольшее количество облачных дней (подробнее об особенностях погоды в г. Пскове см. ниже). В любом случае, выходя на наблюдения зимой, следует одеваться как можно теплее! Летом условия для проведения наблюдений гораздо лучше, но и здесь есть свои трудности: роса, комары и пр.

Глава 2.

Результаты псковских астрономических наблюдений

Введение

Автор данной работы проводит систематические наблюдения астрономических объектов и явлений в течение 7 лет. За этот период удалось пронаблюдать более 30 переменных звезд (см. Приложение 1), около 50 покрытий (открытий) звезд Луной, одно «положительное» покрытие звезды астероидом (см. Приложение 3), а также получить более тысячи фотоснимков астрономической тематики (звездное небо, туманности, Луна, солнечные и лунные затмения, прохождение Венеры по диску Солнца, серебристые облака, кометы, вспышки иридиумов и др.).

Основное внимание уделяется наблюдениям переменных звезд и покрытий звезд астероидами. Помимо этого в 2000-2001г.г. автором проводилось изучение видимости небесных светил (звезд и планет) в сумеречное и светлое время суток. Летом 2005 и 2006 г.г. проводились систематические наблюдения серебристых облаков[12] (визуально и фотографически). Поскольку при планировании астрономических наблюдений приходится считаться с метеорологическими условиями (облачность и прозрачность атмосферы), то была поставлена задача изучить динамику изменения облачности в течение года с целью выявить наиболее благоприятное время для проведения наблюдений в г. Пскове. Результаты наиболее важных наблюдений отправлялись по сети Интернет в российские и зарубежные научные и любительские организации.Каждому виду наблюдений посвящен отдельный параграф.

Уже более 10 лет при Псковском техническом лицее функционирует астроклуб «Фомальгаут». Астроклуб был организован Иваном Ивановичем Моисеевым в 1995г. Членами астроклуба являются учащиеся Псковского технического лицея. Практически ежегодно они принимают участие в городских астрономических конференциях (проводимых при планетарии г. Пскова), где занимают призовые места. Вот темы некоторых работ учащихся, выступавших на городских научно-практических конференциях по астрономии и физике космоса:

Название работы

Автор

Год

Наблюдение и изучение движения Луны

Белов Алексей (10 кл)

1998

Измерения скорости света

Белов Алексей (11 кл)

1999

Покрытия звезд Луной

Митрофанов Петр (10 кл)

2000

Видимость звезд в светлое время суток

Митрофанов Петр (11 кл)

2001

Двойные звезды

Сазонов Дмитрий (10 кл)

2002

Расчеткоординат астероида Веста

Васильев Александр (11 кл)

2003

Солнце[13]

Степанова Евгения (11кл)

2004

Поскольку в г. Пскове проведению астрономических наблюдений в некоторой степени мешает городская засветка, участники астроклуба «Фомальгаут» выезжают за пределы г. Пскова. Всего к настоящему времени было совершено 79 таких экспедиций. Астроклубом «Фомальгаут» в августе 1999г. проводились наблюдения и видеосъемка полного солнечного затмения в Болгарии, а марте 2006г – в п. Кировский Астраханской области. В последнем случае также удалось получить ряд фотоснимков хода затмения(полная фаза, бриллиантовое кольцо, частные фазы). Адрес сайта Псковского астроклуба «Фомальгаут»:

Наблюдения переменных звезд

Смысл любительских наблюдений переменных состоит не в получении идеальной кривой блеска с точностью, скажем до 0,005m, а в построении общей кривой блеска, выявлении периодичности или цикличности колебаний блеска звезды. Сюда можно добавить и полноценные исследования изменения периодов у многих переменных, что вполне доступно даже при использовании визуальных наблюдений. Главное – чтобы было много систематических наблюдений за продолжительный промежуток времени.

Как уже отмечалось, среди всех наблюдений автора переменным звездам уделяется основное внимание. Начиная с 2004г, переменным звездам отводится около 70-80% всего наблюдательного времени. Это связано с тем, что одиночная визуальная оценка неопытного наблюдателя может дать точность в измерении блеска около 0,2-0,3m. Длительный опыт в проведении визуальных оценок позволяет снизить величину эту величину до 0,1m. Усреднение же оценок в ряде случаев (когда блеск переменной не изменяется за время усредняемых оценок) может уменьшить ошибку визуальных оценок ещё в 2 раза. Более лучших же результатов, к сожалению, не удается достигнуть методами визуальных оценок.

Поэтому, начиная с 2005г. одновременно с визуальными оценками блеска проводятся фотографические оценки блеска по плотности почернения изображения звезды (с использованием цифровых фотокамер). Эти наблюдения стали иметь особую значимость в связи с быстрым развитием цифровой фототехники. В настоящее время существуют специальные программы фотометрической обработки  астрономических изображений, которые позволяют определять блеск переменной звезды сразу в звездных величинах, если, конечно, известны звездные величины звезд сравнения. Автору приходилось неоднократно обрабатывать полученные с помощью цифровой камеры фотоснимки в программе IRIS с целью определения блеска переменной звезды. Правда, пока точность полученных результатов не превосходит точности визуальных оценок. Низкая точность, вероятно, обусловлена особенностямиприменяемой фотографической техники и ещё недостаточным опытом автора в обработке астрономических изображений программными средствами.

Для получения же результата, который будет иметь научную ценность, в настоящее время необходимо применение CCD-камер, которые по своей цене практически недоступны большинству российских любителей астрономии. По этой причине необходимо искать новые методы измерения блеска переменных звезд с использованием доступных по цене любителю астрономии средств.

Как уже упоминалось самой крупной в мире организацией, занимающейся сбором наблюдений переменных звезд является Американская ассоциация наблюдателей переменных звезд- AAVSO [10]. Автор неоднократно отправлял результаты переменных звезд в эту организацию. Каждый астроном-любитель, отправивший свои наблюдения в AAVSO, получает код (у автора код MPF), который впоследствии позволяет ему видеть, какой вклад дают точки, соответствующие наблюдениям данного любителя вобщей кривой блеска. AAVSOимеет прямую связь с учеными, занимающиеся изучением переменных звезд во всем мире.

Некоторое содействие российским наблюдателем переменных звёзд может оказать основанная в 2002г. группа информационной поддержки наблюдателей переменных звёзд “Мира” (http://www.varstar.narod.ru). Группа оказывает помощь в подготовке и осуществлении любительских наблюдательных проектов, сбору и обработке полученных материалов, публикации интересных и ценных результатов в научных и любительских журналах и бюллетенях. Результаты наблюдений направляются в российские и зарубежные астрономические организации и институты, в том числе и в AAVSO[7].

         Всего автору удалось пронаблюдать более 30 переменных звезд и получить более тысячи визуальных оценок блеска (см. Приложение 1). Вначале в целях тренировки и установления цены деления степени в звездных величинах наблюдались переменные звезды, видимые невооруженным глазом: ζ Близнецов, β Персея, β Лиры. В дальнейшем по мере накопления опыта визуальных оценок блеска в программу наблюдений включались все более и более слабые переменные звезды (до 12m). Наблюдения проводились с помощью зрительной трубы «Турист-3» (2001-2002г.г.), телескопа-рефлектора «Алькор» (65мм)(2003-2004г.г.), телескопа «Мицар» (110мм) (2004-2005г.г.), а также телескопов «CelestronFirstScopeCompact» (114мм) (2005г.) и «DeepSky 150/750» (150мм) (2006г.). Некоторые переменные звезды наблюдались с помощью биноклей БП 10х50 и БП 12x45.

В Приложении 2 приведены наиболее удачные кривые блеска переменных по результатам визуальных наблюдений. На горизонтальной оси отложено время, выраженное в долях периода изменения блеска (фаза), на вертикальной – блеск переменной в звездных величинах или в степенях.

Большинство наблюдаемых переменных относятся затменным с короткими периодами (меньше суток). Такой выбор объектов наблюдений был обусловлен тем, что возрастание (падение) блеска переменной длится в среднем в течение 1-3ч. Это позволяет проследить динамику данного процесса за короткую летнюю ночь, получив несколько десятков оценок блеска. В результате наблюдений некоторых затменно-переменных даже в течение одного сезона удалось установить величину О-С (Observed–Calculated). Знание этой величины дает возможность судить о постоянстве или переменности периода. Обработка наблюдений затменно-переменных звезд, проводимая AAVSO, включает в себя систематизацию данных по величинам О-С,построения зависимости величины О-С от времени, на основе которой делаются важные выводы о характере изменения периода (подробнее см. [10]).

В данной работе величина О-С определялась через фазу, соответствующую точке пересечения нисходящей и восходящей ветвей кривой (точка пересечения найдена аналитически), аппроксимированных линейной зависимостью (с помощью метода наименьших квадратов). Далее полученная величина фазы вычитается из единицы. Эфемеридный момент, по которому осуществлялось приведение моментов времени к одному периоду[14] заимствован с сайта AAVSO[15][10].

В 2005г. были начаты систематические наблюдения короткопериодической переменной RR Лиры. Целью этих наблюдений является комплексное исследование влияние эффекта Блажко на амплитуду блеска. Для достижения поставленной цели проводятся серии оценок блеска вблизи максимума. По результатам наблюдений строится кривая, на основе которой можно определитьамплитуду блеска переменной. В итоге планируется получить кривую зависимости величины амплитуды блеска от времени, выраженную в долях периода эффекта Блажко и исследовать эту зависимость. К настоящему времени  получено более трехсот визуальных оценок блеска RR Лиры. Большинство оценок сделано с помощью призменного бинокля с увеличением 10х и объективом 50мм. Помимо визуальных оценок, изучение переменной осуществляется и фотографическим методом. Результаты этих и многих других наблюдений переменных (кривые блеска и некоторые выводы из их анализа) можно найти на сайте Псковского астроклуба «Фомальгаут» по адресу: http://fomalhautpskov.narod.ru/varstar.html

Автор планирует в дальнейшем продолжать исследование переменных звезд, постепенно переходя от визуальныхоценок к фотографическим, а затем и квысокоточным оценкам с помощью ССD-камер (ПЗС-матриц). В настоящее время эти камеры для большинства российских любителей астрономии, в том числе и для автора, является недоступными из-за высокой цены.

Наблюдения покрытий звезд астероидами

         Наблюдения покрытий ярких звезд астероидами проводятся с 2003г. Всего к настоящему времени в г. Пскове и его ближайших окрестностях было проведено четыре таких наблюдения, из которых только одно дало положительный результат (см. Приложение 3). Следует отметить, что даже в том случае, если покрытие не происходит (отрицательный результат), наблюдения в пределах предполагаемой полосы покрытия и области вблизи неё (зона ошибок) имеют научную ценность, поскольку из-за неточности расчетов (см. выше) весьма вероятно, что произойдет смещение полосы покрытия.

Например, наблюдение покрытия звезды +10,3m астероидом Люба проведенное автором ночью 30.03.2005, дало отрицательный результат, несмотря на то, что согласно расчетам Стива Престона Псков попадал практически в центр предполагаемой полосы покрытия. Оказалось, что предсказанная Стивом Престоном полоса покрытия значительно сместилась к востоку, и 2 российских астронома-любителя, проводивших наблюдения в Ростове на Дону, который находился вне расчетной полосы, зафиксировали покрытие. В данном случае в центре расчетной полосы вероятность покрытия не превышала 50%.

Вообще следует отметить, что довольно часто даже при высокой расчетной вероятности явление не наблюдалось, что было связано с использованием в расчетах покрытия определенной модели движения астероида, а также данных конкретного каталога, а котором указываютсякоординаты звезды. Известно, что в среднем на десять наблюдений приходится один положительный результат. Поэтому неудивительно, что некоторые любители, проводя наблюдения в течение нескольких лет,ни разу не смогли зафиксировать данное явление.

         Тем не менее, одно покрытие автору данной работы все же удалось пронаблюдать. Наблюдения проводились 28 февраля 2006г. в п. Моглино Псковского района в телескоп с диаметром объектива 114мм при увеличении 25х. Блеск покрываемой звезды +10,6m, явление произошло примерно в 21ч. по московскому времени. Покрытие было уверенно зафиксировано наблюдателем, его момент отмечен (запись на диктофон) с точностью около 0,5с. К сожалению, момент выхода звезды наблюдатель не смог увидеть и зафиксировать, но было уверенно установлено, что покрытие длилось не более 5с. Возможно, применение большего увеличения могло бы дать несколько лучший результат. Отчет о наблюдении покрытия был отправлен в Международнуюассоциацию тайминга покрытий IOTA.

Результаты наблюдений покрытий звезд астероидами публикуются в сети Интернетпо адресу:

.

Результат данного наблюдения опубликован по адресу:

http://www.euraster.net/results/2006/index.html

Изучение видимости небесных светил в сумеречное время суток

Изучение видимости звезд в сумеречное и светлое время суток – одна из прикладных задач, которую может поставить перед собой любитель астрономии. Часто в наблюдательной практике астроному-любителю приходится сталкиваться с проблемой: будет ли видно интересующее его астрономическое явление, если оно происходит не ночью, а в дневное или сумеречное время и какой инструмент следует применить для того, чтобы данное явление можно было наблюдать. Типичным примером таких явлений могут служить покрытия звезд Луной или покрытия звезд астероидами. Следует учитывать, что покрытия ярких звезд можно наблюдать с помощью телескопа и в дневное время, поскольку при наблюдении в телескоп освещенность наблюдаемого фона неба будет значительно темнее, чем в случае наблюдения невооруженным глазом, и на этом фоне могут проступать более слабые звезды.

Автор работы в 2000-2001г.г. занимался изучением видимости небесных светил в светлое и сумеречное время. Для достижения поставленной цели были проведены наблюдения окончания видимости звезд и планет во время утренних сумерек. Моменты окончаний видимости уверенно фиксировались с точностью до 2-3мин (наибольшей точности в этом плане можно достигнуть вблизи дней равноденствий, когда склонение Солнца близко к нулю). Наблюдения проводились как невооруженным глазом, так и в телескоп «Алькор». [8]

Обработав наблюдения, были построены кривые зависимости предельной видимой звездной величины (с учетом поправки на поглощение света) от высоты Солнца над горизонтом (Приложение 4). В качестве объекта для телескопических наблюдений было выбрано звездное скопление Плеяды. Из полученных графиков был сделан вывод. В области гражданских и большей части навигационных сумерекпредельная звездная величина линейно возрастает с уменьшением высоты Солнца.

Линейная зависимость сохраняется и в области малых положительных значений  высоты   Солнца над горизонтом. Интересно выяснить характер зависимости в области астрономических сумерек, а также в области положительных значений высоты Солнца. Кроме того, представляет практический интерес изучение влияние увеличения телескопа на характер данной зависимости. В дневное время применение больших увеличений позволяет наблюдать более слабые объекты, однако, следует учитывать, что в этом случае из-за малого поля зрения необходимо довольно точное наведение телескопа на объект. Применение светофильтров в ряде случаев может помочь выделить более слабые объекты на светлом фоне неба, не прибегая к большим увеличениям.

Интересный практический вывод был сделан автором работы на основании собственного опыта наблюдения покрытий звезд Луной. Известно, что в ночное время яркий диск Луны создаёт значительную трудность при наблюдениях и ограничивает видимость слабых звезд, расположенных рядом с диском Луны. Гораздо лучшие условия видимости покрываемых звезд Луной создаются в сумеречное время, когда рассеянный свет Луны уже не создает помеху при наблюдениях участков неба вблизи лунного диска, а звезда ещё остается видимой.

Изучение влияния погоды на проведение

астрономических наблюдений

         Каждый любитель астрономии при составлении программы астрономических наблюдений должен учитывать не только особенности видимости интересующего его объекта (явления), но и метеорологические условия, складывающиеся на протяжении времени планируемых наблюдений. Облачность является определяющим фактором возможности провести астрономическое наблюдение. Любители астрономии часто задаются вопросом, какое время года является наиболее подходящим для проведения астрономических наблюдений. Целью проведенной автором работы стало изучения динамики изменения облачности в течение года и установление оптимального времени для проведения астрономических наблюдений в г. Пскове и его ближайших окрестностях.

Для достижения поставленной цели с 1999г. проводятся ежедневные оценки облачности. Величина облачности определяетсяотношением площади неба, закрытой облаками к полной площади неба и выражается десятичным числом: от 0 (абсолютно ясно) до 1 (сплошная облачность без просветов).

Ввиду того, что нецелесообразно производить оценивание облачности несколько раз в сутки в строго определенное время (облачность может быстро изменить свое значение за очень короткое время), каждая оценка облачности представляет собой усредненное значение облачности за интервал 4ч. Конечно, такое оценивание облачности является очень неточным. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, точность глазомерной оценки облачности невелика: на глаз можно лишь приближенно определить, сколько десятых долей неба закрыто облаками. Кроме того, в городе небосвод полностью не просматривается и приходится производить оценки облачности лишь по половине видимой части небосвода, предполагая, что и на другой его половине площадь неба, закрытая облаками, остается приблизительно той же самой. Во-вторых, часто в течение установленного интервала времени продолжительностью 4ч. облачность меняется в очень широких пределах и с большой скоростью, поэтому довольно трудно указать точно, какое именно среднее значение принимала облачность в этот интервал. Наконец, при оценивании облачности необходимо учитывать, что облака различаются по своей плотности. Последнее обстоятельство привело к необходимости создания специальной шкалы, связывающей визуальные оценки плотности облачного слоя и величину облачности. Визуальная оценка плотности облачного слоя может быть сделана как дневное время на основе оценки видимой яркости диска Солнца, так и ночью по предельной видимой звездной величине звезд в зените.

На основе полученных оценок облачности, усредненных за месяц, были построены кривые, отражающие динамику изменения облачности в течение года (для каждого года отдельная кривая). Эти кривые приведены в Приложении 5.1 данной работы. Анализируя ход кривых облачности, приведенных в Приложении 5.1, можно проследить общую тенденцию изменения облачности в течение года. Усредненная кривая хода облачности приведена в Приложении 5.2. Пунктирные линии определяют среднеквадратическую ошибку усредненного за месяц значения облачности. Рассматривая поведение кривой, можно видеть, что среднее значение облачности уменьшается весной и возрастает осенью, достигая минимума летом и максимума зимой. Детальное рассмотрение кривой позволяет обнаружить, что она имеет локальный максимум, приходящийся на июнь и 2 локальных минимума в мае и июле[16]. Таким образом, в мае и июле в Пскове больше всего безоблачных дней. Однако эти месяцы не являются самыми благоприятными для проведения астрономических наблюдений в г. Пскове из-за светлых ночей.

Построив в одной системе координат усредненные кривые доли ясного неба[17] и доли темного времени суток[18], найдя точки их пересечения, можно определить оптимальные месяцы для проведения астрономических наблюдений. Как видно из Приложения 5.3, для г. Пскова оптимальными месяцами являются март и сентябрь. Как показывает собственный опыт автора работы, наиболее благоприятное время для проведения астрономических наблюдений действительно приходится на вторую половину марта и первую половину сентября. Именно в эти месяцы удавалось получить наибольшую информацию из астрономических наблюдений.

Наибольшее же количество астрономических наблюдений и наибольшая ценность получаемой из них информации, как показывает опыт автора и других любителей астрономии, приходится на август. Это связано с тем, что указанный месяц является каникулярным для школьников и студентов, а многие работающие астрономы-любители берут в это время отпуск. Поэтому появляется больше сводного времени для проведенияастрономических наблюдений.

Заключение

Таким образом, в г. Пскове и его ближайших окрестностях, несмотря на довольно сложные для проведения астрономических наблюдений метеорологические условия, любители астрономии могут в соответствии с имеющимися у них инструментами (бинокль, зрительная труба, телескоп) ставить цели и задачи изучения некоторых астрономических объектов и явлений.

Реализация поставленных целей может быть достигнута путем визуальных наблюдений. Следует подчеркнуть, что визуальные наблюдения более доступны для астронома-любителя, чем фотографические (для получения хороших фотоснимков звездного неба необходим телескоп, оснащенный часовым приводом и гидом). Кроме того, именно визуальные наблюдения даютлюбителю астрономии наиболее глубокие и яркие впечатления от увиденного.

Астроному-любителю важно понимать, что каждое астрономическое наблюдение оригинально, его невозможно повторить, поэтому полученные результаты обязательно нужно каким-либо образом фиксировать. Кроме того, любители астрономии, обладающие даже скромными телескопами, могут приносить реальную пользу науке, наблюдая покрытия звезд астероидами. Длительные систематические наблюдения переменных звезд, выполняемые несколькими астрономами-любителями, также ещё не утратили научной ценности. Изучение метеоров, серебристых облаков позволяет получать значимые для науки результаты, даже проводя наблюдения невооруженным глазом, но при условии, что эти наблюдения будут выполняться коллективом астрономов-любителей по заранее составленной программе планирования, подготовки, проведения наблюдений и обработки их результатов.

Следует отметить, что проведение астрономических наблюдений вполне целесообразно поставить в школьных условиях даже с весьма скромными оптическими инструментами. Как показал опыт работы астрономического клуба «Фомальгаут» при Псковском техническом лицее, если у учащихся имеется интерес к астрономии, то они могут самостоятельно проводить наблюдения разнообразных астрономических объектов и явлений.

В результате проведенной автором внеклассной работы по астрономии с учащимися 8-9-ых классов, были сделаны следующие выводы. Начинать следует, безусловно, с простейшего знакомства с видом звездного неба и основными созвездиями, демонстрационных наблюдений Луны и планет в школьный телескоп. В старших классах при наличии интереса учащимся им можно предложить более серьёзную исследовательскую работу.

Например, можно организовать систематические наблюдения переменных звезд до 9-10m (!) по специально разработанным программам, которые могут включать как визуальный, так и фотографический методы исследований (в зависимости от инструментальных возможностей). Конечно, такая работа требует значительного количества времени подготовки (для выработки устойчивой величины степени, используемой для визуальных оценок, может потребоваться не один год). Но со временем, как показывает практика, качество получаемых результатов возрастает. Наблюдение переменных звёзд воспитывает в учащихся самостоятельность, трудолюбие, внимательность. Фиксация полученных результатов наблюдений на бумаге приучает к аккуратности, бережливости, точности. Оценивание блеска переменных звёзд  даёт массу практических навыков визуальных наблюдений тонких деталей, которые могут незаметными на первый взгляд. Кроме того, изучение мира переменных звёзд способствует формированию у учащихся элементов научного мировоззрения.

Итогом такой работы может стать выступление учащихся на городских и областных научно-практических конференциях, семинарах, участие в работе астрономических форумов и т.п[19]. В дальнейшем результаты полученных учащимися наблюдений могут быть отправлены в международные астрономические организации (например, AAVSO), где они могут быть использованы в научных целях.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1.

Распределение визуальных наблюдений переменных звезд по годам

Год

Объекты

наблюдений

Число оценок

Инструмент

для набл.

Итого оценок

за год

1999

1. βLyr

21

невоор. глаз

63

2. ζ Gem

30

невоор. глаз

3. ρ Per

9

невоор. глаз

4. β Per

3

невоор. глаз

2000

1. T Vul

19

зрит. труба

46

2. β Per

27

невоор. глаз

2001

1. S Sge

19

зрит. труба

31

2. β Per

12

невоор. глаз

2002

1. U Sge

40

«Алькор» (65мм)

47

2. β Per

7

невоор. глаз

2003

1. RZ Cas

16

«Алькор» (65мм)

188

2. U Cep

31

«Алькор» (65мм)

3. RS Vul

22

«Алькор» (65мм)

4. Z Vul

14

«Алькор» (65мм)

5. DM Del

44

«Алькор» (65мм)

6. TT Aql

24

«Алькор» (65мм)

7. RR Lyr

37

«Алькор» (65мм)

2004

1. R Cvn

13

«Алькор» (65мм)

не менее 324

2. T Cep

8

«Алькор» (65мм)

3. WW Cyg

не менее 16

«Мицар» (110мм)

4.BR Cyg

не менее 8

«Мицар» (110мм)

5. TY Del

47

«Мицар» (110мм)

6.CG Cyg

46

«Мицар» (110мм)

7.AB And

69

«Мицар» (110мм)

8.OO Aql

120

«Мицар» (110мм)

9.U Ori

4

«Мицар» (110мм)

10. Y Per

6

«Мицар» (110мм)

Приложение 1. (продолжение)

Год

Объекты

наблюдений

Число оценок

Инструмент

для набл.

Итого оценок

за год

2005

1. δCep

29

монокуляр8х (40мм)

не менее 516

2. VW Cyg

3

«Мицар» (110мм)

3. CG Cyg

70

Celestron FSC(114мм)

4.TY Del

13

FSC 114EQ

5.DM Del

33

Celestron FS(114мм)

6.RT And

113

«Мицар» (110мм)

FSC 114EQ

7.X Cyg

36

БП 10х (50мм)

8.RR Lyr

194

БП 10х (50мм)

9.SZ Tau

17

БП 10х (50мм)

10. GSC 0742-0237

8

Celestron FS(114мм)

2006

1. SZ Tau

2

БП 10х (50мм)

не менее

163

2. RR Lyr

132

БП 12х (45мм)

3. X Сyg

20

БП 12х (45мм)

4. T Crb

5

Celestron FS(114мм)

5. S Her

4

Celestron FS(114мм)

Всего визуальных

оценок блеска

Не менее 1378


Приложение 2.

Кривые блеска переменных по результатам визуальных наблюдений

2.1. Кривая блеска затменно-переменной UСтрелы (2000г.)

Нисходящая ветвь

m=107,79t - 96,967

R=0,976

L=S(mk-m)2=0,4418

sa=8,07

sb=7,86

Число точек: 11

Восходящая ветвь

m= -88,645 t + 98,68

R=0,983

L=S(mk-m)2=0,5517

sa=3,77

sb=3,86

Число точек: 21

O-C:

D= -0,0040

               

2.2. Кривая блеска затменно-переменной TY Дельфина по результатам визуальных наблюдений 2004-2005г.г.

Нисходящая ветвь

s=261,19 t - 235,96

R=0,970

L=S(sk-s)2=36,294

sa=15,57

sb=14,91

Число точек: 20

Восходящая ветвь

s= -402,1 t + 423,43

R=0,957

L=S(sk-s)2=58,720

sa=27,14

sb=27,94

Число точек: 22

O – C:

D= -0,0059

2.3. Кривая блеска затменно-переменной

AB Андромеды по результатам визуальных наблюдений 2004г.

Число точек: 68

R=0,939

S(mk-m)2=1,3640

sm=0,1428

Cтепень аппроксимирующей кривой: 8

Главный минимум:

j=1,0245 m=10,48

Вторичный минимум

j=0,4945 m=10,39

O-C:

D= +0,0245



2.4. Кривая блеска затменно-переменной

ОО Орла по результатам визуальных наблюдений 2004г.

Главный минимум

mI=10,3

Вторичный минимум

mII=10,25

Максимум:

mmax=9,35


2.5. Кривая блеска затменно-переменной

RT Андромеды по результатам визуальных наблюдений 2005г.


2.6. Кривая блеска цефеиды XЛебедя по результатам визуальных наблюдений 2005/06г.г.

Число точек: 56

Аппроксимирующая кривая:

m=13.0955349 t6-29.5837266 t5+21.8029047 t4-15.1884822 t3+10.6587601 t2-1.1741665 t+6.0062856

Максимум: tmax =0.0625

Минимум:   tmin= 0.6547

R=0.966

sm= 0.1402

О-С:   D=+0.0625


Приложение 3.

Визуальные наблюдения покрытий звезд

астероидами в 2003-2006г.г.

Год

Дата

Звезда

Блеск
звезды

Астероид

Вероятность
в
Пскове, %

Видимость
звезды

Пункт
наблюдения

Произошло ли явление?

T1

T2

t

Телескоп

2003

20.03

HIP 49329

+6,5

№882

2б

Псков

Нет

-

-

-

Мицар
110мм, 32х

2005

30.03

TYC

1915-00318

10,3

Люба

45

4б

Псков

нет

-

-

-

Мицар
110мм, 32х

2005

09.10

TYC

2451-02089

10,9

Hooveria

8

3-4б

Печоры

нет

-

-

-

CelestronFS

114мм, 50х

2006

28.02

TYC

2889-01844

10,6

Gudrun

85

3б

п. Моглино

да

20ч. 59мин. 34,1с

-

менее 5с.

CelestronFS

114мм, 25х

Приложения 4.

    Изучение видимости светил в сумеречное время суток

   4.1Зависимость предельной видимой звёздной величины от высоты Солнца при наблюдении невооруженным глазом

  

     Число точек:               34

     Уравнение прямой:    m=-0,7902h - 1,5619

       R=0,969

       L=S(mk-m)2=6,354

       Среднеквадратичные ошибки коэффициентов aи b:

       sa=0,036

       sb=0,200

       4.2Зависимость предельной видимой звёздной величины от высоты Солнца при наблюдении в телескоп «Алькор»

       Число точек:               25

     Уравнение прямой:    m= -0,5323h + 5,4399

       R=0,972

       L=S(mk-m)2=4,138

       Среднеквадратичные ошибки коэффициентов aи b:

       sa=0,027

       sb=0,124

Приложения 5.

5.1. Динамика изменения облачности по годам


5.3 График наблюдательных возможностей

D – усредненная за месяц доля суток с ясной погодой

С – усредненное за месяц значение продолжительности темного времени суток (h☼<-6º)

Список использованных источников:

1.П.Г. Куликовский «Справочник астронома-любителя», Москва, 1953.

2.Б.И. Фесенко, А.А. Кирсанов «Космос и Земля», Псков 2000.

3.В.П. Цесевич «Переменные звёзды и их наблюдения», Москва «Наука», 1980г.

4.Владимир Сурдин «Астрономия любительская»//Энциклопедия Кругосвет

5.Сайт Астрогалактика

6.Денис Денисенко «Покрытия звезд астероидами. Вопросы и ответы»

7.В. Д. Григоренко«Памятка наблюдателю переменных звёзд»   (материалы с сайта )

8.И.И. Моисеев, П.И. Митрофанов «Видимость небесных светил в светлое время суток»//В помощь учителю физики и студенту

(выпуск 9), Псков 2003

9.«Эталонные сигналы частоты и времени, характеристики и программы передач через радиостанции, телевидение и сеть звукового вещания», Москва, 1979

10.Материалы сайта AAVSOhttp://www.AAVSO.org

 

    


[1] Влиянием магнитного поля объясняется так называемый эффект Зеемана расщепления спектральных линий, хорошо наблюдаемый в лабораторных условиях

[2] ПЗС (CCD) – это прибор с зарядовой связью. ПЗС-матрицы получили широкое распространение в современной астрофотографии т.к. благородя большой чувствительности их применение позволяет значительно сократить время экспозиции для выявления слабых деталей

[3] см. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия (учебник. для 11 кл. средней. школы) - 19-е изд. - М.: Просвещение, 1991.

[4] Следует отметить, что радианты ряда метеорных потоков со временем изменяют свои экваториальные координаты, но характер этих изменений непостоянен из года в год, так же какнепостоянна их интенсивность; любительские наблюдения здесь могут внести значительный вклад в науку

[5] Хотя бывают и исключения: например, в Горно-Алтайске полное затмение наблюдалось в 29.03.2006, а следующее будет 1.08.2008, т.е. с интервалом чуть большим 2 лет!

[6] Положение полуденной линии определить нетрудно, если провести серию фиксаций положений тени шеста и соответствующие им моментам времени до и после истинного полудня

[7] К дип-скай объектам относятся шаровые звездные скопления, туманности и галактики

[8] Обозначение БП 10X50 означает: бинокль призменный с диаметром объектива 50мм,  дающий увеличение 10Х.

[9] Оценка блеска проводится методом расфокусировки – необходимо добиться, чтобы расфокусированные изображения звезд и кометы были примерно одинаковых размеров

[10] В настоящее время научную ценность имеют наблюдения покрытий звезд  Луной с точностью фиксации времени около 0,01с (за исключением касательных покрытий)

[11] Перечисленные причины имеют прямое отношение и к наблюдениям покрытий звезд астероидами

[12] Серебристые, или как их еще называют, мезосферные облака являются самыми высокими облачными образованиями, наблюдаемыми в пограничном слое атмосферы Земли на высотах в среднем 70-80км. В отличие от тропосферных облаков, они находятся в зоне активного взаимодействия атмосферы Земли с космическим пространством. Наблюдать серебристые облака в северном полушарии Земли можно на широтах от 50 до 70 градусов. Наилучшие условия видимости серебристых облаков – это период навигационных сумерек, когда Солнце опускается под горизонт на 6-12°. В это время на слабо освещенном фоне сумеречного неба легко обнаруживаются светящиеся облака. Лучшее время наблюдений приходится на июнь и начало июля (время, когда астрономические сумерки в средних широтах не кончаются)

[13] Практическая часть данной работы состояла в определении географической долготы

г. Пскова с помощью кольца Глазенапа

[14] При этом была учтена поправка, называемая приведением к центру Солнца. Она связана с изменением расстояния до звезды при годичном обращении Земли вокруг Солнца. Без учета этой поправки при наблюдениях, разделенных промежутком в полгода, ошибка в моментах времени может достичь 16,6мин., что довольно существенно, если принять во внимания, что период изменения блеска у наблюдаемых переменных менее суток.

[15] cм. Eclipsing Binary O-C Files: http://www.aavso.org/observing/programs/eclipser/omc/nelson_omc.shtml

[16] Анализируя по кривой величину среднеквадратической ошибки, можно заметить, что наибольшего значения она достигает в апреле. Это позволило сделать вывод о том, что данный месяц в г. Пскове является наиболее неустойчивым по величине облачности. Как показывают наблюдения автора, в апреле характер погоды действительно неустойчив (по температуре и осадкам).

1 Если V – это величина облачности, выражаемая десятичным числом то 1-V – это доля ясного неба

[18] Под темным временем суток здесь понимается время,когда глубина погружения Солнца под горизонт более 6º. При меньших глубинах погружения Солнца под горизонт проведение большинства астрономических наблюдений(исключая, наблюдения Луны, планет, серебристых облаков, а также покрытий ярких звезд Луной) оказывается затруднительным.

[19] Автором была проведена внеклассная работа по астрономии с учащимися 8-9-ых классов, которая включала:

·

·   вида Луны, ярких планет(Юпитер, Сатурн)с их спутниками, звездных скоплений, туманностей, галактикв школьный телескоп

·

· d Цефея учащимся 9 класса с последующей обработкой полученных данных, построением кривой блеска и её анализом

· StarCalc, CartesduCielи др.) для решения большого числа прикладных астрономических задач, а также при подготовке к наблюдениям

·