№ 9.5Задача 9.5
Начинающий астроном изучает немую карту звездного неба, составленную для некоторой местности и момента времени. На карту нанесены большие круги небесной сферы. Астроному необходимо подписать эти круги, обозначить стороны света и четыре самых ярких астрономических объекта. Выполняя задание, он допустил ошибки. Исправьте эти ошибки в подписях, объясните свое решение и ответьте на следующие вопросы (с пояснениями):
- A. В какой фазе (качественно) находится Луна?
- B. Какая кульминация Луны наступит раньше: верхняя или нижняя?
- C. Определите текущее местное звездное время с точностью до 1 часа.
- D. Определите широту места наблюдения с точностью до 1 ∘ .
Поле зрения карты по горизонтали — 180∘ . Все подписи на карте выполнил начинающий астроном.

Решение
Из всех подписанных больших кругов небесной сферы только горизонт не вызывает сомнений, а из объектов — только Луна: различимы ее диск и фаза.
С учетом масштаба карты Луна не может находиться так далеко от эклиптики, значит, небесный экватор и эклиптика подписаны неправильно. К этому выводу можно прийти и другим путем. Найдем созвездие Орион. Через его Пояс проходит небесный экватор, а не эклиптика. Меняем местами подписи «эклиптика» и «небесный экватор».
Эклиптика в этой области неба проходит по созвездиям Телец и Близнецы. Раз на карте они оказались ниже Ориона, а в средних широтах северного полушария Земли их видят выше, значит, перед нами карта экваториальной области звездного неба, какой она видна из южного полушария. Об этом можно догадаться и другим путем, не зная зодиакальных созвездий и не умея их отождествлять на карте. Орион — зимнее созвездие, в этой области неба Солнце находится, когда в северном полушарии лето. Летом Солнце проходит по северной полусфере неба, то есть для наблюдателя в северном полушарии Земли в этой области неба эклиптика
проходит выше небесного экватора, а раз на представленной карте она ниже, значит, полушарие наблюдателя южное.
В южном полушарии небесный экватор поднимается над горизонтом на севере, то есть перед нами север, слева запад, а справа восток. Меняем местами «восток» и «запад», «юг» заменяем на «север».
Юпитер не может находиться так далеко от эклиптики, а если расположить карту так, как привычно наблюдателю в северном полушарии, Пояс Ориона укажет на ярчайшую звезду — Сириус. Если участник не знает созвездий, он может визуально определить это светило как наиболее яркую звезду (не планету) и предположить, что это Сириус. Исправляем «Юпитер» на «Сириус».
Зная расположение звезд в созвездии Орион, «Бетельгейзе» заменяем на «Ригель».
Судя по фазе Луны, Солнце находится под горизонтом слева от Луны более чем на 90∘ к западу от нее, а от планеты, обозначенной как «Венера», Солнце еще дальше. Венера — внутренняя планета с максимальной элонгацией от Солнца 48∘ . То есть рассматриваемая планета не может быть Венерой, но может быть какой-то внешней планетой: Марсом, Юпитером или Сатурном. Сатурн не подходит, поскольку его блеск сопоставим, пускай и с яркими звездами, но не из первой десятки, а судя по изображению, блеск светила сравним с Сириусом. Значит, это могут быть только Марс или Юпитер. Марс может быть достаточно ярким только вблизи противостояния, тогда как на изображении он находится в квадратуре. Остается последний вариант — Юпитер. Правильными также являются ответы «Марс» и «Марс или Юпитер». Исправляем «Венера» на «Марс» или «Юпитер».
Итоговый рисунок с исправлениями выглядит так:

Ответ
им на вопросы:
-
- В какой фазе (качественно) находится Луна? Поскольку полушарие наблюдателя южное, значит, Луна к востоку от Солнца, она растущая. Ответы «первая четверть» и близкие к нему также принимаются.
-
- Какая кульминация Луны наступит раньше: верхняя или нижняя? Полушарие южное, Луна уже пересекла небесный меридиан и находится ближе к западу,
следовательно, она недавно прошла верхнюю кульминацию, а ближайшая следующая нижняя.
-
- Определите текущее местное звездное время с точностью до 1 часа. В момент времени, которому соответствует карта, эклиптика совпала с точками востока и запада, а на севере оказалась дальше всего от небесного экватора, значит, сейчас кульминирует точка июньского солнцестояния с прямым восхождением 6 h . Можно пойти и более сложным путем: часовой угол точки весеннего равноденствия — 6 h , т. к. эта точка сейчас ровно на западе. Так или иначе, местное звездное время 06:00.
-
- Определите широту места наблюдения с точностью до 1 ∘ . Определим широту по углу подъема небесного экватора над горизонтом. Масштабы на этой карте не работают из-за искажения поля зрения. Зато можно заметить, что эклиптика лежит строго горизонтально и находится точно между горизонтом и небесным экватором, значит, каково бы ни было искажение поля зрения, оно одинаково на равных расстояниях к югу и к северу от небесного экватора. Над точкой севера мы обнаружили точку июньского солнцестояния, она расположена в 23.5 ∘ от небесного экватора, и столько же до горизонта, т. е. небесный экватор на высоте 47∘ , значит, широта равна 90∘ − 47∘ = 43∘ . Ответ: 43∘ ю. ш.