Полярная звезда в созвездии Малая Медведица (α UMI, α Малой Медведицы), является самой яркой звездой в созвездии, ее также называют иногда путеводной, из-за того, что всегда указывает север. Она расположена очень близко к северному небесному полюсу мира, что делает его нынешней северной Полярной звездой.

Общее описание

Полярная звезда больше Солнца и содержит главное светило α Umi Аа и два небольших спутника, α Umi B и α Umi Ab, а также два удаленных компонента α Umi С и α Umi D. Звезда α UMi B была обнаружена в 1780 году астрономом Уильямом Гершелем. Созвездие, в которое она входит, называется Малая Медведица, и весьма популярна у любителей астрономии. Являясь одним из самых заметных астеризмов, наряду с Большой Медведицей, поясом Ориона и Кассиопеей.

Созвездие Малая Медведица детям очень нравится, не только из-за возможности узнать звездное небо, но и из-за замечательных легенд Греческой мифологии связанных с ними. И поэтому ответ на вопрос, в каком созвездии находится Полярная звезда, знают почти все малыши. И еще, она для Северного наблюдателя, зимой висит практически над головой. А на северном полюсе видна в зените. Однако, в телескоп звезда не блещет красотой, рядом с ней нет красивых туманностей и галактик, но на карте звездного неба она всегда помогает ориентироваться.

Точное расстояние до Земли

Одной из горячих тем является определение расстояния до нее, ведь до сих пор мы точно не знаем, насколько удалена Полярная звезда от Земли. По последним данным, расстояние до Полярной, примерно 434 световых года или 133 парсек. Но некоторые ученые предполагают, что она может быть на 30% ближе к нам. Альфа Малой медведицы ближайшей переменной цефеидой к Земле, так что ее физические параметры имеют решающее значение для астрономической шкалы расстояний.

Строение звездной системы Полярной

α UMi Аа или Полярная звезда, известна тем, что в 4,5 раза больше Солнца по массе и имеет спектральный класс F7, что относит ее к сверхгигантам (Ib). Это первая классическая цефеида, у которой была возможность измерить массу напрямую, благодаря наличию спутников.

Два меньших спутника: α Umi B, весит 1,39 массы Солнца и имеет спектральный класс F3, находятся на расстоянии 2400 а.е., а α Umi Ab, очень близкая звезда класса F6 главная последовательности с радиусом орбиты 18,8 AU и весом 1,26 солнечных масс. Есть также два дальних компоненты α Umi С и α Umi D, но они физически не связанны с Полярной.

Полярную B (α UMi B) можно увидеть даже в скромный телескоп. Оказалось, что ее наблюдал Уильям Гершель в 1780 году с помощью одного из самых мощных телескопов в то время — телескопа-рефлектор собственной постройки. В 1929 году было обнаружено, путем изучения спектра, что Полярная А это очень тесная двойная, содержащая слабое светило (α Umi Ab). В январе 2006 года НАСА предоставило изображения с телескопа Хаббла, непосредственно показывающих всех трех членов тройной системы. Ближайшая к Полярной звезда находится в 18,5 а.е. (2,8 млрд км) от нее и это объясняет почему свет меньшего спутника мы увидели только в 2006 году.

Описание

Физические характеристики ее весьма заурядны для сверхгиганта. В небольшой телескоп и даже бинокль звезда показывает свой желтоватый цвет, это может некоторых удивить, ведь все привыкли думать, что она белая. Она всего лишь немного горячее нашего Солнца: температура ее поверхности колеблется около 6000 К. Однако на этом сходство заканчивается.

Как и множество других солнц, которые мы видим на небе невооруженным глазом, Полярная звезда ярче Солнца, если бы мы их смогли наблюдать с одинакового расстояния. Исследования ее спектра показали, что она принадлежит к классу сверхгигантов. Ее диаметр в 23 раза больше чем у нашего Солнца, а светимость больше в 2500 раз! Даже Сириус ей проигрывает в сухую.

Однако тут кроется подвох, из-за того, что астрономы достоверно не могут вычислить расстояние до альфы Малой Медведицы, оценки яркости и температуры могут варьировать.

Жизнь сверхгиганта

По меркам Солнца, она довольно непродолжительна и наступает сразу после исчерпания водорода в ее ядре. Сверхгиганты – почти всегда старые и сильно проэволюционировавшие объекты. Это не значит, что они старые по возрасту, это относится к их жизненному циклу, который в отличие от Солнца, уже подходит к концу.

Сегодня мы можем предположить, что в своем прошлом Полярная звезда в галактике Млечный путь была довольно ярким голубым светилом, спектрального класса Β. Ее масса примерно в 5 раз, а ее радиус в 3,5 раза больше Солнечного. Температура ее поверхности была около 18000 К, что в три раза больше Солнечной. Но это было в прошлом, а сейчас ее физические параметры совсем другие (см.выше).

Переменная звезда

Полярная это сверхгигант основным компонентом, которой является классическая переменная – цефеида. Поскольку цефеиды являются важным стандартом для определения расстояния, аkmaf Малой Медведицы, как ближайшая цефеида, в значительной степени изучена и проанализирована многими поколениями астрономов. Изменчивость ее подозревали с 1852 года, впоследствии это изменение было подтверждено Эйнаром Герцшпрунгом в 1911 году.

Измерения ее блеска и амплитуды

Узнать амплитуду и период вариаций смогли с момента открытия. До 1963 года амплитуда изменения блеска была более 0,1 звездной величины и уменьшалась постепенно. После 1966 года она снизился очень быстро, пока не стало менее 0,05 звездной величины и с тех пор меняется хаотично вблизи этого диапазона. По измерениям период изменения блеска — около 3,97 дней и в настоящее время растет. Период увеличивался довольно устойчиво по 4 секунд в год до 1963 года. Затем он оставался неизменным в течение 3-х лет, и начал расти лишь в 1966 году. Текущие измерения показывают последовательное повышение на 3,2 секунды в год.

Исследования показывают, что сегодня Полярная звезда на небосводе в 2,5 раза ярче, чем когда Птолемей наблюдал ее.

Цефеиды

Астрономы знают множество таких светил как Полярная звезда, на звездном небе она не уникальна по своим физическим характеристикам. Ученые даже выделили подобные светила в отдельный класс цефеиды (они были названы в честь прототипа звезды δ Цефея). Все Цефеиды несмотря на то, что имеют схожие пульсации, не похожи друг на друга, в отличие от нейтронных звезд, которые почти все на “одно лицо”. Цефеиды имеют разные размеры, массы, различаются по температуре и у всех них разные периоды пульсаций и амплитуды. Несмотря на это всех цефеид объединяет одна любопытная зависимость: их светимость зависит от периодов их пульсаций и чем больше светимость, тем больше период пульсаций.

Как астрономы используют цефеиды

В свое время эта зависимость яркости и периодов пульсаций сыграла очень важную роль, так как впервые позволило достоверно определить расстояние не только до самих Цефеид, но и до других галактик. Всего насчитывается около 40 цефеид, которые считаются классическими и видны невооруженным глазом. Чем отличается Полярная звезда от других, спросите вы? Помимо того, что она показывает север, она еще самая близкая и яркая к нам цефеида. В связи с тем, что эти переменные звезды используются в качестве своеобразных астрономических “линеек” ученые очень подробно и скрупулезно исследуют их переменность.

Происхождение имени

Почему Полярная звезда так называется? Из-за своей важности в астронавигации, ведь полюс мира отстоит от нее на 0,7 градуса, также она известна своими многочисленными именами. Одно из древних ее названий — Cynosura, от греческого «хвост собаки».

Роль как Полярной звезды

Какое направление показывает Полярная звезда? Поскольку α Umi лежит почти на прямой линии с осью вращения Земли, она указывает на Северный полюс мира. α Umi, расположение на небе ее почти неподвижно и все звезды в Северном полушарии вращаются вокруг нее. Однако меняет ли она визуально свое положение? Да, но с течением очень длительного времени, порядка сотен лет. Поэтому мы имеем такую ситуацию, когда ось Земли и Полярная находятся на одной линии и это широко используется в навигации и для астрометрии.

Ее перемещение по небосклону

Давайте рассмотрим, как двигается альфа Малой Медведицы звезда по небу. Ее перемещение в будущем связано с прецессией Земной оси. Воображаемая ось полюса мира отойдет от α Umi после 21-го века, и следующей Полярной станет Гамма Цефея примерно в 41-й веке. Около 2500 лет до н.э. полюс мира был близок к звезде Тубан (α Дракона), а во время античности к Кохаб (β Малой Медведицы). Греческий навигатор Пифей в ок. 320 до н.э. описал небесный полюс, как место, лишенное светил. Тем не менее, в качестве одной из ярких звезд, близких к небесному полюсу, была использована альфа Малой Медведицы, по крайней мере, начиная с периода позднего средневековья.

В настоящее время она находится всего в 0,7 градусах от полюса мира (это соответствует расстоянию 1,4 Лунных диска) и, следовательно, она вращается вокруг полюса в малом круге диаметром 1,5 градуса.

Галерея звездных треков вокруг Северного полюса Мира

Для просмотра в полноэкранном режиме нажмите на кнопку справа вверху.

Расстояние

Многие недавние работы, посвященные вычислению расстояния, показывают, альфа Малой Медведицы находится на расстоянии 434 световых года (133 парсек), эти данные согласуются с измерениями параллакса от астрометрического спутника Гиппарх (Hipparcos). Старые оценки расстояний часто были немного меньше, а недавние исследования на основе высокоточного спектрального анализа предполагают, что она находится на 100 световых лет ближе к нам, чем считалось ранее. Полярная является ближайшей переменной — цефеидой и ее физические параметры имеют решающее значение для всей астрономической шкалы расстояний. Кроме того, это единственная цефеида у которой стало возможно измерить массу, благодаря звездам-компаньонам.

Измерения выполненные Гиппархом

Космический аппарат Гиппарх, используя метод измерения звездного параллакса (угловое смещение объекта за год) с 1989 по 1993 год произвел замеры у миллионов светил с точностью до 0,97 угловых миллисекунд (970 микросекунд), и получил точные данные по расстояниям до множества звезд и векторам их движений.

Несмотря на преимущества астрометрии, выполненной Гиппархом, неопределенность в данных уже отмечалась, и некоторые исследования ставят под сомнение достоверность измерения Гиппарха.

Следующим важным шагом в высокоточном измерении параллакса будет запуск и сбор данных космическим аппаратом Гайя, который был запущен ​​в 2013 году и предназначен для измерения звездных расстояний с точностью до 20 микросекунд дуги с 10% погрешностью для 8000 далеких звезд. Гайя не сможет проводить измерения ярких солнц, таких как альфа Малой Медведицы, но ее исследования помогут с уточнением положения других звезд, которые также служат в качестве “мерил” расстояний. Также в исследовании принимали участие и радиотелескопы, которые были использованы для получения точных измерений параллакса на больших расстояниях. Правда они требуют компактный радиоисточник, находящийся в тесной связи со звездой, которая обычно встречается довольно редко.

Таблица расстояний до альфы Малой Медведицы
Год	Расстояние	Источник
1991	433 световых года	Спутник Гиппарх
2006	330 световых лет	Тернер
2008	359 световых лет	Усенко и Клочкова
2012	323 световых года	Тернер и др.

Полярные на других планетах

Как узнать, будет ориентиром на Марсе альфа Малой Медведицы или нет? Полярные звезды для других планет определяются также как и на Земле: они должны быть ярче 6-й звездной величины, т. е. быть видны невооруженным глазом при идеальных условиях. Их положение должно почти полностью совпадают с проекцией оси вращения планеты на небесную сферу. Различные планеты имеют различные полюса, потому что их оси вращения ориентированы по-разному.

Альфа Живописца является южной Полярной у Меркурия, а Омикрон Дракона – северной.

42 Дракона является ближайшей к северному полюсу Венеры. Эта Золотой Рыбы является самой близкой к южному полюсу.

Полярная звезда на Луне это Дельта Золотой Рыбы, которая находится у оси вращения южного полюса нашего спутника.

Каппа Парусов недотянула пару градусов до Южного полюса Марса. А два светила из астеризма «Северный крест» (созвездие Лебедь), Садр и Денеб находятся вблизи Северного полюса Марса. Так что Землянам повезло больше.

Дельта Октанта является Полярной на Южном полюсе Сатурна.

Эта Змееносца указывает на северный полюс Урана, а 15 Ориона на южный.

Северный полюс Нептуна располагается на полпути между гамма и дельта Лебедя. Его южный полюс занят звездой Гамма Парусов.

Южная Полярная звезда

Полярная звезда на Южном полюсе, в настоящее время, фактически отсутствует. Нет никакой, даже тусклой звездочки, которая находилась бы на оси Южного полюса. Ближайшим светилом к Южному полюсу является Сигма Октанта – видимая невооруженным глазом звезда 5,45 звездной величины. Она едва различима на ясную ночь, что делает его непригодной для использования в навигационных целях. Сигма Октанта это желтый гигант, находящийся в 275 световых годах от Земли. Его угловое расстояние от полюса составляет около 1 ° (по состоянию на 2000 год). Созвездие Южный Крест используется как приблизительный ориентир, указывая туда, где расположен южный полюс. Так что можно сказать что, Южный крест Полярная звезда южных стран. Несмотря на то, что альфа Малой Медведицы не видна в Южном полушарии, на экваторе одновременно можно увидеть и Полярную и Южный Крест. Конечно, она в разных широтах видна по-разному, чем ближе к экватору. Тем она ниже над горизонтом, а чем ближе к Северному полюсу, тем выше надо головой. На Северном полюсе так вообще, альфа Малой Медведицы видна в зените!

Влияние осевой прецессии

Хотя на южном полюсе небесной сферы в настоящее время отсутствует яркая звезда, медленные изменения положения оси вращения (из-за последствий прецессии) сделают другие светила южными Полярными.

Небесный южный полюс движется в сторону созвездия Южного Креста, которое указывает на южный полюс в течение последних 2000 лет. Как следствие, созвездие больше не видно из субтропических северных широт, как это было во время жизни древних греков.

На протяжении тысячелетий множество звезд становились полярными. Около 2000 лет до н.э., Eta Гидры была ближайшей яркой звездой в Южном полюсе. В 2800 году до н.э., Ахернар (Альфа Эридана) был всего в 8 градусах от южного полюса.

В течение ближайших 7500 лет, к воображаемой оси Южного полюса близко подойдут звезды Гамма Хамелеона (произойдет это ок. 4200 г. н.э.), I Киля, Омега Киля (5800 г. н.э.), Эпсилон Киля, Йота Киля (8100 г. н.э.) и Дельта Парусов (9200 н.э.). С 8000 по 9000 года Южный полюс пройдет через созвездие Парусов. В 14000 году н.э. Капопус (Альфа Киля) будет находиться в 8 градусов от Южного.

Ее координаты

В настоящее время, альфа Малой Медведицы является умеренно яркой с видимой звездной величиной 1,97 (переменной). Ее склонение +89°19’8 «(в эпоху J2000 было +89°15’51 .2»), поэтому она всегда указывает на север с точностью примерно один градус. Фактически она находится всегда на одном месте, также на экваторе она не видна, если не брать в расчет дифракцию атмосферы, но полноценным наблюдением это назвать трудно.

Как ориентироваться по Полярной

Альфу Малой Медведицы можно даже увидеть немного к югу от экватора (из-за атмосферной рефракции). Но на юге, она не может быть использована для навигации. Если вы хотите знать, где она находится, то распространенная практика ее нахождения, заключается в проведении воображаемой линии от двух крайних звезд ковша Большой Медведицы.

Расстояние между звездами, указывающими на Полярную почти в пять раз больше, чем расстояние между звездами “ковша”. Так что, несмотря на то, что она не изменяет положения в течение суток найти ее совсем не сложно.

Направление на Север

Так как альфа Малой Медведицы, всегда указывает на север, найти другие стороны горизонта после ее обнаружения очень просто. Просто проведите от нее линию, перпендикулярную к поверхности (горизонту). Точка пересечения этой воображаемой линии с горизонтом будет указывать точно на север, вы удивитесь, что этот метод гораздо точнее, чем компас! Чтобы найти другие стороны света вам необходимо помнить, что: юг располагается в противоположной стороне, восток справа от места пересечения воображаемой линии с горизонтом, а запад — слева. Поэтому столь простой метод определения сторон света весьма удобен, жаль только ночью, запомните, куда показывает ориентир Полярная звезда, там и север и вы никогда не заблудитесь!

Как определить широту

Еще одна важная и интересная особенность Полярной это ее высота над горизонтом. Из-за близости к полюсу мира наша героиня практически неподвижна для данного места. Но ее высота над горизонтом может варьировать в зависимости от места вашего пребывания! Так, вот, если вы находитесь точно на Северном полюсе, вы увидите ее почти точно в зените, а если на экваторе (фактически на воображаемом «боку» нашей планеты), то Полярная почти точно находится на горизонте. Поэтому, высота ее над горизонтом помогает определять широту вашего местоположения. Мореплаватели прошлого, чтобы узнать, как далеко они проплыли к северу или югу измеряли каждую ночь угол между Полярной и горизонтом по направлению на север.

История Полярных звезд

Полярная звезда исторически использовалась для навигации с поздней античности, как способ найти направление на север и определить широту.

В связи с прецессией равноденствия (а также собственными движениями звезд), роль Полярной переходит от одной звезды к другой.

Во время 1-го тысячелетия до нашей эры, β Малой Медведицы была самой яркой звездой, находящейся ближе всего к небесному полюсу, но она никогда не была достаточно близко, чтобы стать Полярной и служить в качестве маркировки полюса.

Греческий навигатор Пифей уже в 320 до н.э. описал небесный полюс, как лишенный звезд.

В римскую эпоху полюс мира был примерно одинаково удален от α Малой Медведицы (Cynosura) и β Малой Медведицы (Kochab).

Про Альфу Малой Медведицы ученые древности писали, что она всегда видна, в 5 веке, когда она была удалена от небесного полюса примерно на 8 градусов.

Название Полярная звезда было закреплено за α Малой Медведицы, по крайней мере, с 16-го века, хотя в то время она была в нескольких градусах от небесного полюса. Реньер Фризиус определил это расстояние как 3 градуса и 7 угловых минут в 1547 году.

Прецессия равноденствий занимает около 25770 лет. α Малой Медведицы (с учетом прецессии и собственного движения) достигнет максимального склонения в 89 ° 32’23 » или 0,4603 ° от небесного северного полюса, в феврале 2102. Ее максимальное склонение (с учетом нутации и аберрации) будет +89 ° 32’50 .62 «или 0,4526 ° от небесного северного полюса, 24 марта 2100.

Гамма Цефея (также известная как Альраи, расположена в 45 световых годах от Земли), она станет ближайшей к северному небесному полюсу, примерно, в 3000 году нашей эры.

Йота Цефея станет Полярной спустя некоторое время, примерно, в 5200 году нашей эры.

Впервые Альфа Лебедя Денеб будет в пределах 5 градусов от Северного полюса в 10 000 году нашей эры.

Альфа Лиры или Вега как Полярная станет примерно в 14000 году н.э. и будет находиться всего в 4 градусов от Северного полюса.

α Малой Медведицы снова станет Полярной в 27800 году нашей эры, в связи с собственным движением оно будет находиться дальше от полюса, чем сейчас, а в 23 600 году до н.э. она была ближе к полюсу чем сейчас.

α Малой Медведицы в древней мифологии

В древней Греции навигаторы называли Полярную звезду Kynosoura — Киносура, это означало «Хвост Собаки». Позже, данное имя вошло в обиход у англичан как Полярная звезда, что в вольном переводе значит «Объект, которому уделяют внимание и восхищение»

Бытует весьма любопытная гипотеза о происхождении имени Киносура. Если верить Аллену и другим ученым, которые исследовали звездные имена, так в древности называлось созвездие Малой Медведицы.

Легенды

По одной из версий мифа о рождении Зевса, младенца-бога в пещере кормили некоторое время две медведицы — Киносура и Гелика, они позже были отправлены на небо в знак благодарности Зевсом. Киносура стала Малой Медведицей, Гелика – Большой. Чуть позже это название прижилось только к Полярной звезде. Поэтому к этой легенде возникает вопрос: откуда у медведицы появилось такое имя?

В древности арабы полагали, что Полярная это не что иное, как своеобразное отверстие в небе. У них существовала легенда, в которой одна злая звезда (Аль Киблах) смогла убить Воина Неба, и в результате он будет вечно лежать в огромном гробу, который в общих чертах напоминает рисунок созвездий Большой и Малой Медведиц. Остальные звезды, в знак уважения перед павшим героем, всегда будет медленно плыть в ночном небе.

Часто задаваемые вопросы

Несмотря на то, что Полярная звезда в Малой Медведице описана очень подробно, у некоторых читателей могут возникнуть вопросы, где она находится и как по ней ориентироваться или в состав какого созвездия входит, мы постараемся ответить на самые распространённые из них.

1. К какому созвездию принадлежит Полярная звезда? К созвездию Малой Медведицы.
2. В какой части ковша малой медведицы она находится? На конце, так называемой “ручки” “ковша”.
3. Где не видна Полярная звезда? В южном полушарии, но на нулевой широте экватора,  из-за дифракции (преломления света) атмосферы ее можно увидеть.
4. Будет ли видна Полярная звезда на Марсе? Будет, но указывать на Северный полюс Марса не будет, у него другие звезды указывают на направление вращения планеты. А все из-за разного с нашей планетой угла оси вращения.
   

   Ночное небо Марса, снимок марсохода Curiosity

5. Движется ли она? Как и у всех звезд у нее есть свой вектор движения, и анализ направлений движения соседних звезд позволяет предположить, что не так давно (по космическим меркам) альфа Малой Медведицы находилась в небольшом газовом облаке, где и образовалась (например, как Плеяды).
6. Указывает ли Полярная звезда на магнитный полюс Земли? Нет, магнитный полюс Земли не совпадает с осью ее вращения.
7. Почему она моргает? Как и другие звезды, ее мы наблюдаем сквозь толщину Земной атмосферы, которая неоднородна и имеет различные слои, которые мало того, что движутся в разных направлениях, так еще и нагреты неодинаково. Из-за этих особенностей, атмосфера по разному преломляет свет звезды, которая, по сути, для нас как “точка”. Поэтому мерцание усиливается к горизонту, где свету звезды необходимо пройти сквозь более толстый слой атмосферы.
8. Почему Полярная никогда не заходит? Для жителей Северного полушария это действительно так, все из-за того, что ось вращения Земли совпадает с положением Полярной на небосклоне.
9. Почему она является ориентиром для путешественников? Из-за того, что с ее помощью всегда можно определить стороны света.
10. Почему Полярная всегда находится для нас на одном месте? Из-за того, что находится в точке проекции оси вращения нашей планеты.
11. Почему она почти не меняет своего положения относительно горизонта? Ответ смотри в предыдущем вопросе.
12. Под каким углом к горизонту она видна в Москве? Чтобы это узнать, необходимо посмотреть широту Москвы, т.к. ее широта 55,75 градуса, то это и будет угол, под которым видна Полярная.
13. Если Полярная звезда справа, то направление куда указывает? На Запад.
14. Вращается ли Полярная звезда? Все звезды вращаются вокруг оси вращения Земли (на самом деле они неподвижны, это Земля вращается вокруг оси, но мы с поверхности воспринимаем это по-другому). Если сфотографировать небо на “длинной” выдержке? То светила будут оставлять след на снимке в виде дуги, причем у Полярной будет самая короткая дуга.

Определение сторон света