Пятьдесят семь навигационных звезд и, кроме того, звезда Полярная имеют особый статус в области небесной навигации . Из приблизительно 6000 звезд, видимых невооруженным глазом при оптимальных условиях, эти избранные звезды являются одними из самых ярких и охватывают 38 созвездий небесной сферы от склонения −70° до +89°. Многие из избранных звезд были названы в древности вавилонянами , греками , римлянами и арабами .
Звезда Полярис , часто называемая «Полярной звездой» или «Северной звездой», рассматривается особо из-за ее близости к северному небесному полюсу . При навигации в Северном полушарии с Полярисом можно использовать простую и быструю технику для определения широты наблюдателя или, для более крупных морских судов, для расчета любой ошибки гирокомпаса , которая может существовать. Другие 57 выбранных звезд имеют ежедневные положения, указанные в навигационных альманахах , что помогает навигатору эффективно выполнять наблюдения за ними. Вторая группа из 115 «табличных звезд» также может использоваться для небесной навигации, но часто менее знакома навигатору и требует дополнительных вычислений.
Хотя Полярная звезда может быстро и просто дать решение для широты в северном полушарии, она не может участвовать в определении местоположения, включая долготу, — именно по этой причине она исключена из списка 57 основных навигационных звезд, каждая из которых может быть использована для получения (в сочетании друг с другом, известным временем относительно нулевого меридиана и набором таблиц приведения к визированию) фактического определения местоположения по широте и долготе.
Для целей идентификации положения навигационных звезд — выраженные как склонение и сидерический часовой угол — часто округляются до ближайшего градуса. В дополнение к таблицам, звездные карты оказывают помощь навигатору в идентификации навигационных звезд, показывая созвездия , относительные положения и яркость.
При практическом использовании для уменьшения видимости в море таблицы могут дополнительно помочь штурману, указывая приблизительные высоты (углы над горизонтом) и азимуты (градусы, считываемые с компаса) от предполагаемого или предполагаемого местоположения, что обычно помогает быстро определить местоположение, а затем быстро идентифицировать конкретную навигационную звезду, которая может быть полезна для уменьшения видимости.
При оптимальных условиях около 6000 звезд видны невооруженным глазом наблюдателя на Земле. [1] Из них 58 звезд известны в области навигационной астрономии как «избранные звезды», включая 19 звезд первой величины, 38 звезд второй величины и Полярную звезду . [1] Отбор звезд осуществляется Управлением морского альманаха Его Величества и Военно-морской обсерваторией США в рамках выпуска ежегодного Морского альманаха , который обе организации публикуют совместно с 1958 года. [2] Критерии выбора звезд включают их распределение по небесной сфере, яркость и простоту идентификации. [3] Информация о других 115 звездах, известных как «табличные звезды», также доступна навигатору. [1] Этот список содержит информацию о названии, приблизительном положении на небесной сфере и видимой величине 58 выбранных звезд в табличной форме и по звездным картам.
Эти звезды обычно используются навигатором двумя способами. Первый — получение линии положения с помощью секстанта и методов небесной навигации. [4] Несколько линий положения могут быть пересечены для получения положения, известного как небесное положение. Второе типичное использование навигационных звезд — определение ошибки гирокомпаса путем вычисления азимута звезды и сравнения его с азимутом, измеренным с помощью гирокомпаса судна. [5] Существуют также многочисленные другие приложения.
Навигаторы обычно называют звезды, используя одну из двух систем именования звезд: общие имена и обозначения Байера . [1] Все выбранные звезды имеют общие имена с 1953 года, и многие были названы в древности арабами, греками, римлянами и вавилонянами. [1] Соглашение об именах Байера используется с 1603 года и состоит из греческой буквы в сочетании с притяжательной формой созвездия звезды. [1] Оба названия показаны для каждой звезды в таблицах и картах ниже.
Приблизительное положение каждой звезды на небесной сфере задается с помощью экваториальной системы координат . Небесная сфера представляет собой воображаемый шар бесконечного размера с Землей в центре. [6] Положения на небесной сфере часто выражаются с помощью двух координат: склонения и сидерического часового угла, которые аналогичны широте и долготе на поверхности Земли. Чтобы определить склонение, экватор Земли проецируется на небесную сферу для построения небесного экватора , а склонение измеряется в градусах к северу или югу от этого небесного экватора. [6] Сидерический часовой угол — это измерение между 0° и 360°, указывающее, насколько далеко на запад находится тело от произвольно выбранной точки на небесной сфере, называемой первой точкой Овна . Обратите внимание, что прямое восхождение, используемое астрономами, равно 360° минус сидерический часовой угол.
Последняя характеристика, представленная в таблицах и звездных картах, — это яркость звезды, выраженная в единицах видимой величины. Величина — это логарифмическая шкала яркости, разработанная таким образом, что тело одной величины примерно в 2,512 раза ярче тела следующей величины. [Примечание 1] [7] Таким образом, тело величины 1 в 2,512 5 (~100) раз ярче тела величины 6. [7] Самые тусклые звезды, которые можно увидеть в 200-дюймовый наземный телескоп, имеют 20-ю величину, а очень яркие объекты, такие как Солнце и полная Луна, имеют величину −26,7 и −12,6 соответственно. [7]
Таблица навигационных звезд предоставляет несколько типов информации. В первом столбце указан идентификационный индексный номер, за которым следует общее название, обозначение Байера и этимология общего названия. Затем приблизительное положение звезды, подходящее для целей идентификации, дается в терминах склонения и сидерического часового угла, за которыми следует звездная величина. В последнем столбце представлены ссылки на источники данных, The American Practical Navigator и запись звезды в базе данных SIMBAD , проекте Страсбургского центра астрономических данных или CDS.
Навигаторы часто используют звездные карты для определения звезды по ее положению относительно других звезд. Такие источники, как Nautical Almanac и The American Practical Navigator, предоставляют четыре звездные карты, охватывающие различные части небесной сферы. Две из этих карт являются азимутальными равнопромежуточными проекциями северного и южного полюсов. Другие две охватывают экваториальную область небесной сферы, от склонения 30° южной широты до 30° северной широты. Две экваториальные карты являются проекциями Меркатора , одна для восточного полушария небесной сферы, а другая для западного полушария. Обратите внимание, что в отличие от привычных карт, восток показан слева, а запад показан справа. При такой ориентации навигатор может держать звездную карту над головой, и расположение звезд на карте будет напоминать звезды на небе. [1]
На звездных картах созвездия обозначены заглавными буквами и обозначены пунктирными линиями, собирающими их звезды. 58 выбранных для навигации звезд показаны синим цветом и обозначены их общим названием, звездным номером и греческой буквой для указания их байеровского обозначения. Дополнительные 115 табличных звезд, которые также могут быть использованы для навигации, показаны красным цветом и обозначены греческой буквой для указания их байеровского обозначения. Некоторые дополнительные звезды, не подходящие для навигации, также включены в карты для указания созвездий, они представлены в виде немаркированных маленьких красных точек.
Экваториальная область восточного полушария небесной сферы включает 17 навигационных звезд от Альфераца в созвездии Андромеды до Денеболы во Льве. Она также включает звезды из созвездий Кита, Овна, Тельца, Ориона, Большого и Малого Псов, Близнецов и Гидры. Среди этих звезд особо следует отметить «собачью звезду» Сириус, самую яркую звезду на небе, и четыре звезды легко идентифицируемого созвездия Ориона.
Экваториальная область западного полушария небесной сферы включает 13 навигационных звезд от Гиены в созвездии Ворона до Маркаба в Пегасе. Сюда также входят звезды из созвездий Девы, Волопаса, Весов, Северной Короны, Скорпиона, Змееносца, Стрельца и Орла. Переменная звезда Арктур является самой яркой звездой в этой группе.
11 северных звезд — это те, у которых склонение находится между 30° и 90° северной широты. Они перечислены в порядке убывания сидерического часового угла или от весеннего равноденствия на запад по небу. Начиная с Шедара в созвездии Кассиопеи, список включает звезды из созвездий Возничего, Большой и Малой Медведицы, Дракона, Лиры и Лебедя. Две самые яркие северные звезды — Вега и Капелла.
На звездной карте справа склонение показано радиальной координатой, начиная с 90° северной широты в центре и уменьшаясь до 30° северной широты на внешнем крае. Звездный часовой угол показан как угловая координата, начиная с 0° слева от карты и увеличиваясь против часовой стрелки.
18 южных звезд — это те, у которых склонение между 30° и 90° южной широты. Они перечислены в порядке убывания сидерического часового угла или от весеннего равноденствия на запад по небу. Начиная с Анкаа в созвездии Феникса, список включает звезды из созвездий Эридан, Карина, Южный Крест, Центавр, Весы, Южный Треугольник, Скорпион, Стрелец, Павлин и Журавль. Канопус, Ригиль Кентавра, Ахернар и Хадар — самые яркие звезды на южном небе.
На звездной карте справа склонение показано радиальной координатой, начиная с 90° к югу в центре и уменьшаясь до 30° к югу на внешнем крае. Звездный часовой угол показан как угловая координата, начиная с 0° в правой части карты и увеличиваясь по часовой стрелке.