Astronawigacja

Astronawigacja praktyczna: Wizualna identyfikacja gwiazd, bez konieczności obliczeń

Autorem opracowania jest kpt. ż.w. Waldemar Sadłoń.
Dziękuję za naukę i cierpliwość

37

To nic trudnego, jak się naprawdę chce poznać gwiazdy, które bierze się pod uwagę celem określenia pozycji. Zacznijmy od tego co już wiemy o gwiazdach:

• Na samym początku wspomnieliśmy, że gołym okiem widzimy około 6000 gwiazd. Nie sposób zapamiętać tyle nazw i ich umiejscowienie na niebie, tym bardziej, że o danej porze i godzinie widzimy tylko część gwiazd, pytanie, które?
• Dla ułatwienia rozpoznawania gwiazd już w starożytności pogrupowano gwiazdy w tzw. gwiazdozbiory (konstelacje). Każdy gwiazdozbiór zawiera kilkanaście do kilkaset gwiazd, to i tak zbyt wiele.
• Rozwiązano ten problem w ten sposób, że w każdym gwiazdozbiorze, gwiazdom nadano nazwy lub numery.
• Patrząc nocą na gwiazdy od razu widzimy, że gwiazda, gwieździe nie równa. To znaczy jedna gwiazda świeci bardzo jasno a inna tak słabo, że ledwo ją widać. Tutaj musimy się umówić co do terminologii jaką będziemy używać przy określaniu jasności gwiazd.
• Z grubsza, gwiazdy pod względem jasności możemy podzielić na: bardzo jasne, jasne, średnio jasne i ciemne (zaledwie punkciki). Operowanie takim nazewnictwem jest trochę trudne, wobec tego zróbmy tak:
• Bardzo jasne i jasne będziemy nazywać [duże]
• Średnio jasne [średnie]
• Ciemne, w ogóle pomijamy
• W rocznikach (Almanachach) są spisy gwiazd, które bierze się pod uwagę przy określaniu pozycji. Wyselekcjonowano około 60 gwiazd. Każda z tych gwiazd ma swoją nazwę i przed nazwą ma literkę alfabetu greckiego. Każda największa (najjaśniejsza) gwiazda w danym gwiazdozbiorze ma literkę (α), następna w kolejności co do wielkości (β), dalej (γ), (δ), itd.
• Gwiazdy z punktu 5b i 5c nie są brane pod uwagę. Jak wiemy obserwacje możemy wykonywać przed świtem i przed zmierzchem, kiedy widzimy, i gwiazdy, i widnokrąg. Jest to bardzo krótki okres czasu. W tym wypadku widzimy tylko najjaśniejsze gwiazdy, inne zanikają w tym czasie.

Gwiazdy same ułatwiają nam identyfikację. Głównie dlatego, że nie zmieniają swojego położenia względem siebie. Jak już rozpoznamy jedną gwiazdę jak i gwiazdozbiór, w którym się znajduje, to rozpoznanie następnych nie sprawia już problemu.
Można to porównać do; —jak dojść do celu w nieznanym mieście. Najpierw wysiadamy na dworcu, potem wg mapy udajemy się do celu. Dworzec jest naszym punktem wyjścia.
Tak samo z gwiazdami. Znając jedną gwiazdę (dworzec) mając żywą mapę nad sobą (niebo) możemy wędrować od gwiazdy do gwiazdy.
Najpierw zapoznajmy się z mapą nieba północnego.

Jest to rzut biegunowy północnej kuli niebieskiej. Czerwony okrąg to równik, a zewnętrzny okrąg to równoleżnik deklinacyjny 10°S. Rzut biegunowy południowej kuli niebieskiej jest identyczny, tutaj również mamy zewnętrzny krąg (równoleżnik deklinacyjny 10°N).

Zrobiliśmy to dlatego, aby obie półkule się zazębiały (patrz gwiazdozbiór ORION na obu mapkach nieba). Jak się okazuje najwięcej gwiazd branych pod uwagę do określenia pozycji znajduje się w pasie równika (od 30°N do 30°S), co też przedstawiono na dodatkowych mapkach.

Niestety rzut biegunowy nie rozwiązuje sprawy identyfikacji gwiazd. Nasz jacht zawsze jest na "jakiejś" szerokości, a z niej widać niebo takie jakie ono faktycznie jest. To znaczy, że widzimy biegun północny (Gwiazda Polarna) i gwiazdy wokół niego ale tylko do widnokręgu. Oczywiście na południe od równika Gwiazdy Polarnej nie widać, tam jest już inne niebo. Pomoże nam w tym rysunek rzutu zenitalnego. Będziemy widzieć gwiazdy tylko zamknięte w zielonym kręgu (widnokręgu). To trochę może utrudniać identyfikację gwiazd lecz w niewielkim stopniu.

Czas na identyfikację.

• Gwiazda Polarna (Polaris). (Podgwiazdozbiór Mały Wóz [MW]).
  Każdy wskaże ją na niebie bez wahania. Wszak już w szkole podstawowej każdy uczył się jak określać strony świata na podstawie gwiazdy polarnej. Przyjmujemy, że Gwiazda Polarna jest naszym punktem wyjściowym do poznania (umiejscowienia) wszystkich gwiazd branych pod uwagę przy określaniu PO.
  Wszyscy wiemy co to Wielka Niedźwiedzica, Mała Niedźwiedzica no i Gwiazda Polarna.
  Wielka Niedźwiedzica to bardzo wielki gwiazdozbiór, w którym na nasze szczęście parę jasnych gwiazd ułożonych jest w charakterystyczny sposób. Ten mały "podgwiazdozbiór" w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy nazywamy Wielkim Wozem, natomiast Anglicy nazywają go Pługiem (Plough). Wielki Wódz [WW] umieściliśmy w żółtym kręgu (patrz rysunek).
  Jeżeli przez dwie ostatnie gwiazdy (Merak i Dubhe) poprowadzimy prostą, która początek ma od gwiazdy (Merak) i odległość między tymi gwiazdami powiększymy 6 razy, odmierzając od gwiazdy (Dubhe), to na końcu tej prostej znajdziemy (Polaris), jednocześnie niebieski biegun północny. I tak (Polaris) wskaże nam kierunek "N", i jednocześnie możemy z niej obliczyć przybliżoną szerokość geograficzną.
• Kochab (podgwiazdozbiór Mały Wóz [MW]).
  Jak już znaleźliśmy (Polaris) kolej na następną gwiazdę. Na rysunku widzimy, że (Polaris) jest na samym końcu "dyszla" MW. Te pięć "czerwonych" (pomocniczych) gwiazd i "czarna" (Kochab) tworzą Mały Wóz [MW]. Jest to wypisz, wymaluj zmniejszony [WW] i dlatego te dwa układy gwiazd bardzo łatwo zidentyfikować. Jako, że (Kochab) jest bardzo blisko (Polaris) nie jest brana pod uwagę przy określaniu Alp., co jest logiczne. Pomaga nam w identyfikacji innych gwiazd ze względu na charakterystyczny układ gwiazd.
• Schedar (gwiazdozbiór Kasjopea).
  Od tej chwili [WW] i (Polaris) zaczynają być bardzo pomocne. Kreśląc linię (niebieska, przerywana) od (Phecda) do (Polaris), a potem dalej i na tej prostej odmierzymy taki sam długi odcinek jak między (Phecda) i (Polaris) to na jej końcu znajdziemy gwiazdozbiór Kasjopea. Ma on kształt lekko zdeformowanej litery "W" lub "M" w zależności od położenia na niebie. Najjaśniejszą gwiazdą w tym gwiazdozbiorze to (Schedar), a gwiazda na wykreślonej linii to (Caph, bez znaczenia).
• Alpheratz (gwiazdozbiór Andromeda).
  Idźmy dalej tą prostą drogą. Patrząc na rysunek widzimy, że możemy prostą łączącą (Phecdę z Polaris i dalej z gwiazdą (Caph) przedłużyć (pomarańczowa, przerywana "kropka-kreska"). Przyjmując taką samą odległość (Polaris - Caph) na tej linii trafimy na (Alpheratz) w gw. Andromeda. Jest to gwiazda "wspólna" dla gwiazdozbioru Andromeda i gwiazdozbioru Pegaz. Razem z gwiazdami Anromedy tworzy linię prawie prostą, łącząc gwiazdy (Mirach i Almak). Kierunek tej linii wskazuje nam gwiazdozbiór Perseusza. Natomiast w przeciwnym kierunku widzimy wielki czworobok jasnych gwiazd gwiazdozbioru Pegaza, to (Algenib, Markab i Scheat). Uwaga, ten czworobok jest dosyć rozległy, musimy bardzo dobrze się przyjrzeć tym gwiazdom.
• Schead, Markab (gwiazdozbiór Pegaz).
  Do obu gwiazd możemy również dotrzeć z [WW] (patrz punkt 1). Łącząc trzy gwiazdy prostą w następującej kolejności (Merak, Dubhe, Polaris) dojdziemy do dwóch gwiazd gwiazdozbioru Pegaz, a mianowicie (Scheat i Markab). W połowie drogi między (Polaris a Schead) spotkamy gwiazdę (Alderamin).
• Mirfak (gwiazdozbiór Perseusz).
  Trzy gwiazdy gw. Andromedy w linii wskazują nam gw. Perseusza a w nim najjaśniejszą (Mirfak). Patrząc uważnie w niebo i na układ pomocniczych gwiazd Perseusza, które również ułożone są w linii zobaczymy, że ta linia wskazuje na gw. Kasiopea. I tak zamknęło nam się koło "identyfikacyjne".
• Arcturus (gwiazdozbiór Wolarz).
  Wracamy do [WW]. zaczniemy od gwiazdy, która jest u nasady dyszla (Megrez). Jest to najmniejsza gwiazda w [WW]. łącząc ją krzywą (jasno niebieska, przerywana) jaki tworzy układ gwiazd dyszla (patrz rysunek) – dojdziemy do gwiazdy (Arcturus). Bardzo łatwo ją wypatrzeć, bo jest to pierwsza co do jasności gwiazda na północnym niebie, a druga co do jasności biorąc pod uwagę całe niebo.
• Spica (gwiazdozbiór Panna).
  Idąc dalej po tej krzywiźnie (jasno niebieska, przerywana), trafimy na jasną gwiazdę, która świeci niebieskawo - to (Spica). Ma ona deklinację "S", jest już na południowym niebie.
• Capella (gwiazdozbiór Woźnica).
  Do tej gwiazdy możemy dotrzeć trzema sposobami:
  — Pierwszy - patrz pkt. (3). Od (Polaris) prowadzimy prostopadłą linię w przeciwnym kierunku jaki pokazuje dyszel [WW], (purpurowa strzałka). Na tym kierunku szukamy nieforemny pięciokąt a w nim jasną gwiazdę, to (Capella).
  — Drugi - patrz pkt. (4). Gwiazdozbiór Andromeda jest nam znany a w nim trzy gwiazdy (Alpheratz, Mirach i Almak), które tworzą lekko wygiętą linię w kierunku (Mirfak), gw. Perseusz. Przedłużając tą linię dojdziemy do (Capella) w już wymienionym pięciokącie.
  — Trzeci - patrz pkt. (13).
• Betelgeusa, Bellatrix, Rigel. (gwiazdozbiór Oriona).
  Jest to bardzo charakterystyczny gwiazdozbiór, który również może być punktem wyjściowym do identyfikacji innych gwiazd. Jest to gwiazdozbiór nieba zimowego.
  Gwiazdy w gw. Orion ułożone są w lekko nieforemny prostokąt, który bardzo łatwo wypatrzeć na niebie (niektórzy porównują ten kształt do motyla). W środku tego prostąkąta widzimy trzy gwiazdeczki bliziutko siebie, które usytuowane są w jednej linii. Noszą one nazwę "Pas Oriona". Nie są brane pod uwagę przy określaniu Alp, ale bardzo pomocne przy identyfikacji (znalezienia) Oriona na niebie.
• Sirius (gwiazdozbiór Wielki Pies), Aldebaran (gwiazdozbiór Byk).
  Łącząc w gwiazdozbiorze Orion trzy gwiazdy (w jego pasie) linią i wydłużając ją w obie strony, trafimy, z jednej strony na bardzo jasną gwiazdę (Sirius, Syriusz) najjaśniejszą na niebie, a z drugiej strony na gwiazdę (Aldebaran), która często świeci czerwonawym światłem i być może dlatego nazywana jest "Okiem Byka". (patrz rys.)
• Procyon (gwiazdozbiór Mały Pies).
  Jeżeli od (Siriusa) poprowadzimy kolistą krzywą linię (jak na rysunku) to trafimy na dwie gwiazdy, jedna jasna, to (Procyon) a tuż obok niego druga maleńka gwiazda. Jeżeli obie gwiazdy (Procjon plus jego malutka gwiazda) połączymy prostą to na jej przedłużeniu (kierunku) znajdziemy (Aldebarana).
• Castor i Pollux (gwiazdozbiór Bliźnięta).
  Podążamy krzywą z pkt. 11, dalej i trafiamy na dwie jednakowo jasne gwiazdy. To (Castor i Pollux).
• Capella (gwiazdozbiór Woźnica).
  Mijamy na naszej krzywaj (Castora i Polluxa) docierając w końcu do (Capelli) w gwiazdozbiorze Woźnicy.
• Deneb (gwiazdozbiór Łabędź); Wega (gwiazdozbiór Lira); Altair (gwiazdozbiór (Orzeł).
  Ta gwiazda (Deneb) należy do "Wielkiego trójkąta nieba północnego". Trójkąt ten tworzą trzy jasne gwiazdy: (Deneb (gw. Łabędź)) + (Wega (gw. Lira)) + (Altair (gw. Orzeł)).
  Jak do nich dotrzeć?
  — (Deneb) - łącząc linią prostą (Phecda)[WW] z (Kochab)[MW] i na tej linii od (Kochab) odkładając od tej gwiazdy odcinek 1,7 razy większy od odcinka zawartego między (Phecda) a (Kochab) trafimy na (Deneb).
  Kilka mniejszych gwiazd tworzy układ "krzyża północy" w gw. Łabędź (zielone linie przerywane). Najdalsza gwiazda w tym układzie (podstawa krzyża) to (Albireo), która znajduje się prawie na linii łączącej dwie gwiazdy (Altair i Wega).
  — (Wega) - łącząc linią prostą (Phecda i Megrez) [WW] i idąc od (Phecda) poprzez (Megrez) najpierw spotkamy jasną ale niezbyt jasną gwiazdę (Eltanin) a następnie na tej samej prostej (Wegę). (Wega) charakteryzuje się tym, że w jej bardzo bliskiej odległości są dwie malutkie gwiazdy, które tworzą mały trójkąt (patrz rys.). jeżeli od (Wegi) poprzez jedną z tych małych gwiazd wykreślimy prostą to na jej kierunku znajdzie się (Deneb). Natomiast prosta poprowadzona przez drugą małą gwiazdę naprowadzi nas na (Altair).
  — (Altair) - będąc przy (Altair) zauważymy, że w jego sąsiedztwie są również dwie malutkie gwiazdki. Wszystkie te trzy gwiazdy ułożone są na jednej linii. Jeżeli tą linię przedłużymy do dojdziemy do (Wegi).
  Łatwo się zorientować, że te trzy gwiazdy nawzajem się "identyfikują", dlatego nazwano ten układ "Wielki trójkąt północy".

Jeżeli będziemy się orientować w śród opisanych gwiazd to inne gwiazdy, które widać na rysunku nieba północnego można łatwo zidentyfikować.

Przejdźmy na niebo południowe. Na rysunku zaznaczyliśmy (kolorem purpurowym) gwiazdę (Canopus), którą widać, gdy żeglujemy w małych szerokościach np. M. Śródziemne. Jest to bardzo jasna gwiazda. Identyfikację gwiazd nieba południowego pominiemy, a to dlatego, że żegluga jachtowa raczej nie jest na szeroką skalę uprawiana na morzach południowych. Mam tu na myśli żeglarzy z Europy. Są to sporadyczne przypadki. Z resztą, potrafiąc zidentyfikować szybko gwiazdy nieba północnego (mam na myśli wystarczającą praktykę) łatwo zidentyfikować gwiazdy nieba południowego. Charakterystycznym układem gwiazd na niebie południowym jest "Krzyż Południa". Ponieważ na niebie południowym nie ma gwiazdy, która pokrywałaby się z biegunem południowym, szerokość określa się z gwiazd "Krzyża Południa", są ta gwiazdy okołobiegunowe i łatwo osiągalna jest ich kulminacja, czy to górna, czy to dolna. Nie mniej do określania pozycji z gwiazd szczególnie na półkuli południowej trzeba mieć wszechstronną znajomość zagadnień Astronawigacji.

Uwagi ogólne dla młodych żeglarzy.

Jak wizualnie identyfikować gwiazdy:

• Najlepiej w porze zimowej. Noce są długie i przy mroźnej pogodzie bardzo wyraźnie widać niebo. Identyfikację można przeprowadzać w każdej miejscowości, gdziekolwiek młody żeglarz mieszka.
• Nie zaczynać nauki identyfikacji od wszystkich gwiazd naraz, bo nigdy się nie nauczymy ich nazw, jak i położenia na niebie.
• Najlepiej zacząć od Wielkiego Wozu, poprzez gwiazdę Polarną a kończyć na Małym Wozie. To wystarczy na trzy kolejne noce, patrząc na niebo o różnych godzinach obserwując jak całe te dwa podgwiazdozbiory się przemieszczają.
• Jak to opanujemy to zaczynamy od identyfikacji gwiazdozbioru Kasiopeji z gwiazdą Schedar. Pamiętając charakterystyczny kształt gwiazdozbioru (W lub M), w zależności od położenia na niebie.
• Jak za każdym razem bezbłędnie znajdziemy Kasjopeję, to możemy zacząć identyfikację następnych gwiazd zgodnie z opisem jaki przedstawiliśmy powyżej.
• Trzeba mieć na uwadze, że w zależności gdzie dany młody nawigator mieszka będzie widział inne gwiazdy. Ma tutaj wpływ na to szerokość geograficzna. W Gdyni będzie widać więcej gwiazd okołobiegunowych niż w Radzionkowie. Natomiast w Radzionkowie będzie widać więcej gwiazd nieba południowego niż w Gdyni, dlatego do rysunków nieba dołączyliśmy "pasy" nieba, dla łatwiejszej orientacji.
• Możemy się spotkać z takim zjawiskiem, że nagle przybędzie nam na niebie jedna lub dwie gwiazdy nie pasujące do żadnego gwiazdozbioru - to z pewnością będą planety, które niestety musimy zidentyfikować "matematycznie".
• Przy Orionie napisaliśmy, że jest to gwiazdozbiór nieba zimowego. Co to oznacza?
  Wiemy, że cztery kalendarzowe pory roku mają ściśle określony początek i koniec. Wiosna (21.III.), lato (21.VI.), jesień (23.IX.) i zima (21.XII). No dobrze, a co to ma wspólnego z niebem? Otóż ma. Układ gwiazd na niebie określa nam również pory roku i dlatego mówimy, że mamy gwiazdozbiory wiosenne, letnie, jesienne i zimowe. Jak to rozpoznać patrząc na niebo?
  Wiosną "dyszel" Wielkiego Wozu (21.III) o północy skierowany jest dokładnie na wschód, latem (21.VI.) na południe, jesienią (23.IX.) na zachód, a zimą (21.XII.) na północ.
  Między tymi "ułożeniami dyszla" na niebie widzimy coraz to inne gwiazdozbiory. Jedne zachodzą, drugie wschodzą.
  W międzyczasie "dyszel" wskazuje i inne miesiące, i tak (21.IV.) jest odchylony o 30° od wschodu, czyli pokazuje kierunek 120° i tutaj już jest inne niebo. Częściowo już zaczynają wschodzić letnie gwiazdy.

Proszę zawsze pamiętać o radach w ciemnym polu na początku tekstu.