Невооружённым глазом на всём небе можно видеть примерно 6000 звёзд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звёздного неба закрывает от нас Земля. Вследствие её вращения вид звёздного неба меняется. Одни звёзды только ещё появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звёздное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — кажущееся явление, вызванное вращением Земли.

Фотографирование с длинной экспозицией позволяет рассмотреть картину изменения вида неба в результате вращения Земли.

На полученном снимке каждая звезда оставила свой след в виде дуги окружности (рис. 2.3). Общий центр всех этих концентрических дуг находится на небе неподалёку от Полярной звезды. Эта точка, в которую направлена ось вращения Земли, получила название Северный полюс мира. Дуга, которую описала Полярная звезда, имеет наименьший радиус. Но и эта дуга, и все остальные — независимо от их радиуса и кривизны — составляют одну и ту же часть окружности. Если бы удалось сфотографировать пути звёзд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности — 360°. Ведь сутки — это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернётся на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса — 7,5°.

Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, — систему экваториальных координат.

Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат — широты и долготы. Географическая долгота (λ) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана, а географическая широта (ϕ) — по меридианам от экватора к полюсам Земли. Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30ʹ восточной долготы и 55°45ʹ северной широты.

Введём систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга. Проведём через центр небесной сферы (рис. 2.4) линию, параллельную оси вращения Земли, — ось мира. Она пересечёт небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, которые называются полюсами мира, — P и P ʹ. Северным полюсом мира называют тот, который находится со стороны Северного полюса Земли. Вблизи Северного полюса мира на небе находится Полярная звезда. Проведём вертикальную плоскость через зенит и полюса мира. Эта плоскость пересечёт небесную сферу по линии, называемой небесным меридианом. Плоскость, проходящая через центр сферы параллельно плоскости экватора Земли, в сечении со сферой образует окружность, называемую небесным экватором. Небесный экватор (подобно земному) делит небесную сферу на два полушария: Северное и Южное. Угловое расстояние светила от небесного экватора называется склонением, которое обозначается буквой δ. Склонение отсчитывается по кругу, проведённому через светило и полюса мира, оно аналогично географической широте. Склонение считается положительным у светил, расположенных к северу от небесного экватора, отрицательным — у расположенных к югу от него.

Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением и обозначается буквой α. Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия ♈, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Отсчёт прямого восхождения ведётся в направлении, противоположном видимому вращению небесной сферы. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения. В астрономии принято выражать пря- мое восхождение не в градусной мере, а в часовой. Вы помните, что вследствие вращения Земли 24 ч соответствуют 360°, а 1 ч — 15°. Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°.

Принцип создания карты звёздного неба весьма прост. Спроектируем сначала все звёзды на глобус: там, где луч, направленный на звезду, пересечёт поверхность глобуса, будет находиться изображение этой звезды. Обычно на звёздном глобусе изображаются не только звёзды, но и сетка экваториальных координат. По сути дела, звёздным глобусом является модель небесной сферы, которая используется на уроках астрономии в школе.

Пользоваться звёздным глобусом не всегда удобно, поэтому в астрономии (как и в географии) широкое распространение получили карты и атласы. Карту земной поверхности можно получить, если полушарие или какой-либо другой фрагмент глобуса Земли спроектировать на плоскость. Проведя ту же операцию со звёздным глобусом, можно получить карту звёздного неба.

Расположим плоскость, на которой мы хотим получить карту, так, чтобы она касалась поверхности глобуса в точке, где находится Северный полюс мира. Теперь надо спроектировать звёзды и сетку координат с глобуса на эту плоскость. Получим карту, подобную географическим картам Арктики или Антарктики, на которых в центре располагается один из полюсов Земли. В центре нашей звёздной карты будет располагаться Северный полюс мира, рядом с ним Полярная звезда, чуть дальше остальные звёзды Малой Медведицы, а также звёзды Большой Медведицы и других созвездий, которые находятся неподалёку от полюса мира. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты против каждого луча написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 24 ч). Луч, от которого начинается отсчёт прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную ♈. Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение 0°. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности.

В зависимости от звёздной величины звёзды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. Границы созвездий обозначены пунктиром.

Об использовании звёздной карты при подготовке к наблюдениям рассказано в приложении X.