Если вы каждый вечер в одно и то же время смотрите на восток, звёзды кажутся неподвижными — но стоит понаблюдать неделю-другую, и станет ясно: они медленно смещаются. Одни созвездия, например Большая Медведица, видны круглый год, другие — Орион — появляются только зимой и пропадают летом. Объяснение этого простого, но удивительного явления дал астроном Ваэ Перумян, профессор физики и астрономии Университета Южной Калифорнии, в статье для Space.com.

Суточное вращение Земли и сидерический день

Земля вращается вокруг своей оси с южного полюса на северный один раз примерно за 24 часа — это солнечные сутки, от полудня до полудня по Солнцу. Но астрономы используют ещё и сидерический день — время одного полного оборота относительно далёких звёзд. Он короче солнечного на 4 минуты и составляет 23 часа 56 минут.

Из-за этой разницы звёзды каждый день восходят на 4 минуты раньше. За неделю сдвиг достигает почти получаса, за месяц — двух часов. Поэтому звезда, которая в декабре появлялась на востоке в 22:00, к февралю уже будет высоко в небе к этому времени, а летом её вообще не видно вечером — она поднимается только под утро.

Циркумполярные звёзды: те, что никогда не заходят

Некоторые звёзды и созвездия вообще не восходят и не заходят — они кружат вокруг Полярной звезды (северного полюса мира). Это циркумполярные звёзды. К ним относится Большая Медведица (включая Большой Ковш) и Малая Медведица с Полярной звездой.

Причина — в положении наблюдателя на Земле. Северный полюс мира сейчас находится почти у Полярной звезды. Все звёзды в пределах определённого расстояния от неё (около 40° для широты Москвы или Еревана) никогда не опускаются ниже горизонта — они просто описывают круги вокруг полюса.

Чем ближе к северу, тем больше таких звёзд. На Северном полюсе весь северный небосвод циркумполярный. На экваторе циркумполярных звёзд нет — все созвездия восходят на востоке и заходят на западе.

В Южном полушарии аналогичная картина вокруг южного полюса мира — там кружит Южный Крест и другие южные созвездия.

Годовое движение Земли и сезонные изменения

Земля не только вращается вокруг оси, но и обращается вокруг Солнца за 365,25 суток. Из-за этого Солнце медленно смещается на фоне звёзд — примерно на 1° в день. Когда Солнце находится перед созвездием Ориона (днём), Орион не виден — он на дневной стороне неба. Через полгода Солнце переместится в противоположную часть неба — и Орион будет сиять всю ночь.

Именно поэтому:

  • Орион виден зимой вечером (декабрь–март),
  • а летом его можно увидеть только рано утром, перед рассветом.

Большая Медведица же находится близко к полюсу мира — она всегда над горизонтом в Северном полушарии, независимо от времени года.

Долгосрочные изменения: прецессия оси Земли

Есть ещё один эффект, который проявляется на шкале тысяч лет — прецессия земной оси. Под влиянием гравитации Солнца и Луны ось Земли описывает медленный круг (полный оборот за ~26 000 лет). Из-за этого Полярная звезда не всегда была Полярной.

Через 1000 лет полюс мира сместится дальше от Полярной. Через 12 000 лет ближайшей к полюсу станет Вега — и тогда Большая Медведица уже не будет циркумполярной в наших широтах. А ещё через тысячелетия изменятся и даты знаков зодиака — Солнце будет проходить через созвездия не в те дни, что были зафиксированы 2000 лет назад.

Вкратце

Некоторые звёзды (циркумполярные, как Большая Медведица) видны всегда, потому что находятся близко к полюсу мира и не заходят за горизонт в Северном полушарии. Другие (Орион и большинство созвездий) появляются и исчезают с сезонами из-за двух причин: Земля вращается быстрее, чем обращается вокруг Солнца (сидерический день короче солнечного на 4 минуты), и само обращение вокруг Солнца смещает Солнце на фоне звёзд. В результате одни созвездия видны зимой вечером, другие — летом только под утро. Это простое следствие вращения Земли и её орбиты.