Здесь мы поговорим о том, какие особенности движения разных тел Солнечной системы надо учитывать при их наблюдении.

Начнем наше исследование с планет. Для нас, находящихся на Земле, при этом важно то, ближе или дальше от Солнца находится планета, чем Земля. Как мы увидим, условия наблюдений планет сильно зависят от этого.

Внутренние планеты

Предположим, что нас интересуют планеты, находящихся ближе к Солнцу. Это, как мы знаем, Меркурий и Венера. Их орбиты проходят внутри орбиты Земли, поэтому по отношению к Земле эти планеты называют внутренними. Для Марса таких планет было бы три: те же Меркурий и Венера, а также наша Земля. 

Взгляните на рисунок. На нем цифрами обозначены положения некоторой внутренней планеты в разные моменты времени. Внешняя орбита - это орбита Земли. Если проводить наблюдения с нашей планеты, в чем мы и пытаемся разобраться, то очевидно, что внутренняя планета никогда не будет очень далеко удаляться от Солнца на небе. Отсюда следует, что увидеть ее можно лишь тогда, когда планета отойдет на значительное угловое расстояние от центрального светила, до его восхода или после захода. Момент наибольшего углового удаления называют элонгацией. Элонгация бывает восточной (1) или западной (3). Это зависит от того, в какой стороне от Солнца находится планета. Если Вы вспомните о том, что Солнце, планеты, звезды восходят на востоке, а заходят на западе, то без труда сами сможете выяснить, что во время западной элонгации внутреннюю планету можно наблюдать перед восходом Солнца. Во время восточной - после заката. В первом случае, наблюдения ограничены моментом появления Солнца над горизонтом, во втором - заходом самой планеты. 

В элонгациях Меркурий отходит от Солнца в лучшем случае на 28╟, а Венера - на 48╟. Именно поэтому Меркурий очень трудно "выловить" в сумерках на небосклоне. В сочетании со значительным наклоном его орбиты к плоскости орбиты Земли такое малое угловое расстояние иногда даже в дни элонгаций делает наблюдения Меркурия труднодоступными. Особенно это проявляется в средних широтах, где эклиптика - видимый путь Солнца и планет на небе - располагается под небольшим углом к горизонту. Меркурий в средних широтах не удается увидеть, порой, годами, если учитывать и возможные погодные неурядицы.

Венера может быть видима несколько часов до рассвета или несколько часов после заката. Эта планета - самый яркий объект нашего неба после Солнца и Луны. Автору этих строк удавалось увидеть Венеру (а к слову сказать, и Юпитер тоже) еще за час до исчезновения Солнца с небосвода. Для этого, правда, надо хорошо себе представлять, куда смотреть. Отыскать Венеру на светлом небе непросто. Но можно.

И Меркурий, и Венера никогда не видны невооруженным глазом высоко над горизонтом из-за своей "привязанности" к Солнцу.

По причине того, что Венера видна то утром, то вечером, ее в древности принимали за два разных светила, которые именовали Утренней или Вечерней звездами. То же произошло и с Меркурием, который, из-за неуловимости, наверняка был замечен человечеством позднее. Меркурий называли богом сумерек. 

Задумайтесь и над тем, какая часть освещенной половины внутренней планеты должна быть видна при разных взаимных расположениях планет. В те дни, когда планету можно видеть, она выглядит в виде серпа, либо напоминает собою растущую или убывающую Луну. Только убывающий серп Луны выглядит так же, как растущий серп Венеры и наоборот. Внутренние планеты меняют свои фазы, подобно спутнику Земли. Конечно, серп Меркурия и Венеры Вы увидите только в телескоп. Хотя особо зоркие люди могут видеть серп Венеры и невооруженным глазом. Автор, к сожалению, подобной зоркостью не обладает, поэтому лично последнее явление подтвердить не смог.

Моменты, в которые направления на Солнце и на планету совпадают, называют соединениями. Внутренние планеты имеют верхнее (в положении ╧4, за Солнцем) и нижнее (в положении ╧2, перед Солнцем) соединения. В верхнем соединении видимый диск планеты полностью освещен, но наблюдения не возможны из-за тесного соседства с Солнцем. В такие моменты расстояние от нас до планеты самое большое. В нижнем соединении внутренняя планета ближе всего подходит к Земле, к нам повернута неосвещенная сторона планеты, и она также наиболее близко расположена к Солнцу на небе.

Из-за того, что орбиты Венеры и Меркурия имеют некоторый наклон к орбите Земли, в момент верхнего соединения планеты находятся не точно за диском Солнца, а чуть выше или ниже. По той же причине в нижнем соединении внутренняя планета не располагается точно на фоне диска Солнца. Лишь раз в несколько лет случаются прохождения внутренних планет на фоне диска Солнца. Это бывает в те редкие дни, когда Земля, Солнце и внутренняя планета в пространстве действительно располагаются на одной линии. Ближайшее прохождение Меркурия по диску Солнца состоится теперь 7-го мая 2003-го года в четверть десятого по московскому времени. Венера "затмит" Солнце 8-го июня 2004-го года в 11 часов, естественно, утра. Не вздумайте смотреть на Солнце в телескопы или бинокли без специальных фильтров: навсегда потеряете зрение!

Вы можете в движении посмотреть изменения внешнего вида Венеры с интервалами в 10 дней. Начинаем мы с одного прекрасного утра. В тот день Венера находилась в западной элонгации. В момент верхнего соединения мы делаем паузу и переводим свой взор с восточного горизонта на западный, где грядет вечерняя видимость планеты. В нижнем соединении мы снова останавливаемся и возвращаемся к обзору восточного горизонта, где опять ожидаем видимости утренней. Пронаблюдайте, как меняется видимые диаметр и фаза планеты. Заметьте, что Земля не лежит в плоскости орбиты Венеры, а лишь пересекает ее. В нашей модели, если Вы не разобрались, небосвод - сверху, поверхность Земли - снизу. Ее мы сделали прозрачной, чтобы не терять из виду Солнце. У линии горизонта подписаны стороны света. Прорисована орбита планеты. Видимые размеры Солнца и, особенно, Венеры сильно увеличены. (gif, 339,5 k)

Наблюдению объектов, находящихся низко над горизонтом, сильно мешает земная атмосфера, которая портит изображения светил. Венера и Меркурий почти всегда располагаются близко к горизонту, их изображения в телескопах чаще всего нечеткие. Вы можете пронаблюдать изменения видимых размеров планет и смену фаз. Детали поверхностей, по разным причинам, не доступны созерцанию земных астрономов. У Венеры плотная атмосфера, скрывающая все, что только можно. Меркурий слишком мал и далек, для того, чтобы нам удалось рассмотреть хоть что-то подробнее.

Наиболее благоприятными для наблюдения Венеры и Меркурия являются те года, в которые дни восточных элонгаций выпадают на весну или западных - на осень. При этих условиях, в момент захода Солнца (в первом случае) или его восхода (во втором) эклиптика располагается под большим углом к горизонту, что, конечно, увеличивает время наблюдения внутренней планеты.

Внешние планеты

Внешними называют планеты, для которых Земля является планетой внутренней. Это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

На рисунке слева Вы видите, как меняется вид внешней планеты Юпитер при разных взаимных расположениях Земли, Солнца и самой планеты. Фаза планеты заметно не меняется: направление с планеты на Солнце и на Землю почти совпадают, поэтому нам с Земли всегда видна освещенная часть планеты. Расстояние между нашей планетой и внешней меняется со временем более заметно. Как следствие, мы видим изменения видимого диаметра диска планеты в течение года. Однако чем дальше от нас располагается планета, тем менее ощутимо колебание угловых размеров диска внешней планеты. Если для Юпитера максимальный и минимальный размеры могут соотноситься как два к трем, то уже для Сатурна это соотношение не превосходит 9 к 11. Марс (рисунок внизу) в лучшие для наблюдений дни может быть в семь раз больше себя самого в дни худшие. Он гораздо ближе к нам, чем Юпитер.

Вскоре после прохождения точки ╧1 внешняя планета прекращает свое движение среди звезд с запада на восток, останавливается (стояние). Некоторое время спустя, мы с Земли замечаем, что планета начинает двигаться на запад, попятным движением. Потом она проходит через положение ╧2, вновь останавливается и начинает двигаться в обычном, как говорят, прямом направлении. Некоторое время спутя планета проходит точку ╧3. Конечно, то, что планета останавливается на небе, не означает, что она действительно прекращает двигаться. Просто Земля перемещается по своей орбите быстрее любой внешней планеты (в соответствие третьему закону Кеплера). Между точками ╧1 и╧3 Земля и внешняя планета находятся в одной стороне от Солнца и как бы соревнуются в скорости. Земля опережает соперницу, и нам кажется, что внешняя планета движется назад.

 

Движение Сатурна в течение года

Наблюдение любых планет тесно связано, как мы поняли, с взаимным положением Земли, планеты и Солнца. Любая планета становится "недоступной" во времена сближения с дневным светилом на небе. Все возможные взаимные расположения Солнца, Земли и планеты повторяются в определенной последовательности. Через один и тот же промежуток времени, свой для каждой планеты, выбранное нами взаимное расположение (к примеру, соединение) произойдет снова. Этот промежуток времени называют синодическим или солнечным периодом обращения планеты, то есть периодом обращения относительно Солнца. В таблице мы приводим значение этой величины в земных сутках для каждой планеты Солнечной системы. Попытайтесь сами выявить некоторую закономерность в этих цифрах и объяснить ее себе, возможно, воспользовавшись этим разделом.

 

Меркурий	115,88
Венера	583,92
Марс	779,94
Юпитер	398,88
Сатурн	378,09
Уран	369,66
Нептун	367,49
Плутон	366,73

Пути большинства астероидов, доступных наблюдениям, проходят между орбитами Марса и Юпитера. Конечно, с Земли рассмотреть диск астероида Вам вряд ли удастся. Больно уж астероиды невелики. Но их наблюдение в общих чертах обладает особенностями, свойственными внешним планетам. 

Однако среди малых планет есть небесные тела, которые имеют признаки как внутренних планет, так и внешних: из-за вытянутости своей орбиты такие астероиды могут иметь перигелий, расположенный внутри орбиты Земли (пример - астероид Икар). Для наблюдений таких астероидов требуется учитывать сразу два обстоятельства: угловое удаление астероида от Солнца и расстояние между астероидом и Землей в пространстве. Моменты самых благоприятных наблюдений таких астероидов, а также комет, не совпадают с моментами противостояний. Вам стоит обзавестись астрономическим календарем, где описаны условия наблюдения не только планет, но астероидов, комет и прочих астрономических объектов. С помощью этих сведений Вы можете сами найти компромисс между возможной длительностью наблюдения небесного тела и его яркостью на небосводе.

Метеоры, зодиакальный свет, противосияние и метеориты

Наблюдение метеорных тел становится возможным при их вхождении в земную атмосферу, когда они разогреваются трением, испаряются и вызывают свечение молекул раскаленных газов. В любую ночь, даже в лунную, Вы имеете шанс увидеть метеоры. Однако Ваш улов заметно вырастет, если Вы воспользуетесь тем же астрономическим календарем и выберете для наблюдений ночь, в которую Земля будет пресекать орбиту одного из десятков метеорных потоков: скоплений частиц, путешествующих в Солнечной системе по одному пути. 

Потоки эти могут быть разной интенсивности, то есть будут вызывать разное количество метеорных вспышек в час. Например, самым известным и удобным для наблюдений в наших широтах является поток Персеид. Орбиту этого потока Земля пересекает в середине августа. 

Название свое поток получает по имени созвездия, в котором располагается радиант потока в то время, когда поток и Земля пересекаются.. Радиант - это та точка, из которой, как нам кажется, вылетают метеоры потока. Так как метеорные тела потоков движутся по параллельным путям, при наблюдении с Земли нам кажется, что метеоры выскакивают из некоторой одной точки. Такой же обман зрения могут вызывать у Вас рельсы. Иногда кажется, что они вдалеке сходятся, хотя, на самом деле, и остаются всегда параллельными.

Разные потоки обладают своими особыми характеристиками. Кроме основного показателя - числа метеорных вспышек в час - существует еще и описания самих метеоров: цвет, средняя яркость, скорость. Вы можете найти эти сведения в справочниках.

Вспомните о том, как движется по орбите Земля. Попытайтесь сами выяснить, в какое время суток можно наблюдать самые скоростные метеоры.

Метеорный дождь потока Леонид, 24-го ноября 1999-го года, Предоставлено: Juan Carlos Casado

Прародительницей потока считают комету Темпеля-Туттля. Этот поток примерно раз в 33 года пересекает своей центральной частью Землю, что и вызывает появление множества метеоров в короткий промежуток времени. Такое явление и называют метеорным дождем. В течение часа в такой дождь можно увидеть тысячи метеоров. На этой фотографии видно несколько метеоров в виде зелёных чёрточек. Отыщите сами радиант потока по снимку.

В недалеких от экватора широтах Вы можете увидеть еще два астрономических явления: зодиакальный свет и противосияние. Оба явления связаны со свечением множества пылинок, вращающихся вокруг Солнца. Большинство небесных тел Солнечной системы в своем вращении вокруг Солнца "предпочитают" двигаться вблизи эклиптики. Свечение отраженным светом Солнца множества пылинок наблюдается как раз в области эклиптики, проходящей по созвездиям Зодиака. Зодиакальный свет можно видеть в безлунные ночи на западе после захода Солнца и на востоке перед рассветом. Усиление зодиакального света в прямо противоположном Солнцу направлении на небесной сфере называют противосиянием. Пылинки, которые находятся против Солнца, светят ярче по той же причине, что внешние планеты в противостоянии и Луна в полнолуние. 

На снимке: зодиакальный свет, 13 июня, 1999-го года, предоставлено: D. Malin (AAO), AATB

Повторимся, что в средних широтах зодиакальный свет и противосияние - не самое доступное зрелище.

Наконец, для наблюдения упавших на поверхность Земли относительно крупных метеорных тел, не успевших испариться в земной атмосфере, отправляйтесь в музеи и астрономические учреждения. Метеориты были доступны для созерцания, например, в Московском планетарии.

Наблюдения Солнца

Солнце можно видеть каждый день. Но в который раз хочется предупредить, что смотреть на Солнце даже невооруженным глазом небезопасно для зрения. Используйте закопченное стекло, если у Вас нет специальных темных фильтров. При наблюдении в бинокль или телескоп необходимо прибегать к еще большей осторожности. Без специально предназначенных для наблюдений фильтров смотреть на Солнце ни в коем случае нельзя.

Да и ничего без фильтра не рассмотреть. Зато с оным можно увидеть солнечные пятна. По их перемещению изо дня в день можно проследить вращение дневного светила. Вы имеете шанс провести и более глубокие исследования. Для этого Вам придется сравнивать перемещение пятен на разных широтах Солнца. Если Вы станете тщательно зарисовывать вид Солнца при каждом наблюдении, Вам удастся подтвердить известный факт: Солнце вращается слоями, экватор быстрее всего, полюса - медленнее. Не забудьте, что экватор Солнца вовсе не параллелен линии горизонта. Он почти совпадает с эклиптикой, учитывайте это. 

При возможности рассматривать Солнце с большими увеличениями, Вам, будет несложно увидеть изменение вида Солнечных пятен изо дня в день.

С фильтром хорошо видно потемнение диска Солнца к краю. Это связано с наличием у Солнца своей атмосферы. Свет от фотосферы на краях диска проходит больший путь в атмосфере Солнца и в большей степени ею поглощается.

Ну а если Вам посчастливится наблюдать полное солнечное затмение, то по краям лунного диска удастся увидеть нижний слой солнечной атмосферы - красноватую хромосферу. Если повезет, то Вы увидите и гигантский выброс солнечного вещества - протуберанец.

Не забудьте о возможности совершать и более доступные исследования, которые человечество проводит уже тысячелетия. День за днем, в одно и то же время Вам по силам отмечать положение Солнца относительно горизонта. Лучше всего это делать в полдень. Проводите наблюдения в одном и том же месте. Тогда Вам будет легче сопоставить положение Солнца с предметами, деревьями и домами на горизонте. Сделайте зарисовку вида южного горизонта в месте Ваших наблюдений и наносите на него положение Солнца, подписывайте дату. Вы можете облегчить себе жизнь, проводя наблюдения хотя бы раз в неделю. Если доведете дело до конца, то получите на рисунке красивую восьмерку. Попытайтесь себе это объяснить. Только одно указание: живите в течение всего цикла наблюдений по одному времени: пусть Ваши часы для наблюдений не замечают перехода с летнего времени на зимнее и наоборот. Иначе ничего не выйдет, или выйдет не так.

Спутники планет

Про Луну, спутник Земли, скажем особо в конце страницы, а тут поговорим о спутниках Юпитера и Сатурна. О спутниках других планет, как об объектах легких для наблюдения, говорить не приходится.

Спутники Юпитера вращаются в плоскости экватора планеты, а экватор почти совпадает с плоскостью эклиптики. Поэтому мы смотрим с Земли на систему Юпитера как бы сбоку, находясь почти в плоскости орбит спутников планеты. Только Ваши кропотливые наблюдения смогут выявить тот небольшой угол, на который наклонены эти орбиты к плоскости орбиты Земли.

Конечно, с обычными инструментами Вы сможете увидеть только Галилеевы спутники. Зарисовывайте положения этой четверки относительно Юпитера в течение хотя бы двух недель, и Вам удастся нанести на Вашу схему расположение орбит каждого спутника. Чтобы не спутать спутники между собой, Вам полезно будет знать, что Ганимед является самым ярким из них, на втором месте - Ио, на третьем - Европа, и на четвертом - Каллисто. При этом, Ио и Европа очень близки по яркости. Имейте в виду также, что Ио находится ближе всего к Юпитеру, а дальше следуют Европа, Ганимед и Каллисто. Положения первых двух спутников можно отмечать даже несколько раз за ночь.

Экватор Сатурна заметно наклонен к плоскости его орбиты, и орбиты его спутников Вы уже не видите сбоку. Впрочем, речь, скорее всего, идет лишь о ярчайшем спутнике - Титане. Это небесное тело восьмой звездной величины совершает один виток вокруг Сатурна за 16 дней (см. рисунок). Попробуйте подтвердить это своими наблюдениями. 

Луна

Чтобы Вы там не говорили, а наблюдение Луны - самое доступное астрономическое зрелище. Воспользовавшись картой, Вы можете сами найти те или иные детали на лунной поверхности. Помните, что рельеф легче различим вблизи терминатора. 

Зарисовки вида Луны позволят Вам выявить либрации.

Сами выясните для себя, в течение какого времени Луна сменит все свои лица.

Лунные затмения убедят Вас в том, что Земля - круглая.

Другую информацию смотрите здесь:

О Луне
О Солнце
О Меркурии
О Венере
О Марсе
О Юпитере и его спутниках
О Сатурне и его спутниках
Об Уране
О Нептуне
О Плутоне
Об астероидах
О кометах и метеорных телах