Любительская астрономия

Наблюдения покрытий звезд луной

О.И.Митин, Н.В.Кулакова, С.В.Коробкин

Многие любители астрономии достаточно часто избирают своим первым объектом наблюдения Луну, и, особенно если они смотрят на нее в бинокль и достаточно регулярно, могут заметить как Луна неумолимо наползает на яркие звезды или же сползает с них. Оказывается, что для решения вполне серьезных научных задач совершенно необходимо знать моменты времени таких событий с как можно большей точностью. Только от степени точности зависит для решения какой задачи будут использованы эти данные.

Давайте посмотрим, как выглядит такое явление. Представим - мы смотрим в телескоп на сияющую и переливающуюся звезду, а к ней в это время подкрадывается Луна, причем, что ценно, своим темным, неосвещенным и невидимым краем. Время течет, и момент контакта все ближе и ближе... и вот в поле зрения Вашего телескопа появляется, наконец, слабо светящийся тусклым мертвенным светом ломтик Луны - та самая, неосвещенная и обычно плохо заметная часть лунного диска, тот самый участок лунного края, который сейчас будет закрывать звезду. Мы впиваемся взглядом в переливающуюся светом, как медуза, звездочку... Луна ползет, оказывается, на удивление быстро... Уже половина поля зрения занята диском Луны. И вот в поле зрения вплывает сияющий ослепительным светом кусочек яркого лунного серпа. Наша звездочка даже как-то съежилась и притихла в обильных потоках желтизны, а она ведь уже на самом краю... Ну же! ...Ну!...

И вдруг совершенно неожиданно звезда на какой-то краткий миг вспыхивает - как будто последний крик на краю пропасти, сильно потускнев, еще какое-то неуловимое мгновение словно цепляется побелевшими пальцами за мертвенное сияние пепельного света Луны - и темнота... И только сейчас, когда уже все закончилось, мы с вами наконец-то успеваем сильно сжать кнопку в руках, давая сигнал на регистрацию события, или, может быть, кричим истошным голосом, чтобы наш лучший друг по своим кварцевым часам с точностью до долей секунды засек время исчезновения звезды.

Все это - наука, все это обязательно так и происходит, и все это иногда можно наблюдать при покрытиях ярких звезд. Звезда - любая - действительно вспыхивает перед самым исчезновением, но обычно это явление слишком слабое и кратковременное, чтобы его можно было заметить. В нашем же случае то,что звезда исчезла не сразу - говорит нам о том, что звезда двойная, причем настолько тесная двойная, что раздельно эту пару с Земли увидеть не удастся никогда и никому ни в какой телескоп. Сложение световых волн от этих близких друг к другу, но все же разных звезд, их сложное взаимодействие с краем Луны и дали нам такую драматическую картину, и сам факт ее достоверного наблюдения - пусть даже мы и не смогли точно заметить время - будет иметь определенное научное значение. И все-таки редко бывает так,чтобы вспышка звезды перед ее исчезновением была достоверно заметна. Обычно звезда пропадает сразу и вдруг, поражая глубиной, чернотой и окончательностью своего исчезновения. И тогда становится очень важно точно заметить момент контакта - момент исчезновения звезды.

Давайте чуть-чуть посчитаем. Тренированный - правда, хорошо тренированный - наблюдатель может определить момент нажатия кнопки с точностью 0.02-0.03 секунды. Луна движется по своей орбите со скоростью примерно километр в секунду, и наша неопределенность во времени, помноженная на скорость Луны, даст неопределенность в пространстве в 20-30 метров! Всего! И это на том огромном расстоянии (380 тыс. км), которое разделяет Луну и нас! Сравнимую точность дают только лазерные наблюдения Луны (на самом деле там она повыше - порядка метра ). Но все равно - лазерные наблюдения требуют большого, больше метра в диаметре телескопа, огромного, мощного и безумно дорогого лазера, настолько мощного, что даже зеркальное покрытие выдерживает не слишком много лазерных импульсов - и сложной, сложной (и опять-таки дорогой) аппаратуры, способной уловить один - два фотона, вернувшихся с Луны после отражения (да и то не после каждой вспышки-выстрела). И всей этой куче железа, кварца, электроники и денег противостоит маленький телескоп, надежные часы, зоркий глаз и твердая рука. А самый главный секрет - что сотня наших наблюдений дадут такой же точный средний результат, как и одно лазерное.

Что же мы можем получить из наших наблюдений? Даже если нам и не удалось на-глаз заметить тесную двойственность, но мы с хорошей точностью засекли момент, наши труды не пропали даром: мы с точностью до немногих десятков метров знаем положение Луны в пространстве. Нельзя же допустить, чтобы такая точность "канула, как кирпич в воду".

Еще один секрет: теория движения Луны дает предсказание положения Луны с сравнимой точностью. Стало быть, наши наблюдения могут быть использованы для уточнения теории движения Луны. И тут есть еще одна важная деталь: даже самая лучшая, даже самая точная теория движения Луны в принципе способна дать только положение центра тяжести Луны, а определить, где он находится внутри этого большого небесного тела - это отдельная, большая и сложная задача, решаемая в теории фигуры Луны. И первое, что мы могли бы сделать с помощью наших результатов - это определить ВЫСОТУ той точки на Луне, которая закрыла звезду, определить с точностью 30-40 метров. Подумайте, хоть это и не кажется таким уж выдающимся, тем более точным результатом - плюс-минус двенадцатиэтажный дом - но ведь этот результат будет относиться к Луне, другому небесному телу, которое у нас никогда не будет шанса потрогать руками, при том, что такой двенадцатиэтажный дом, будь он расположен на Луне, невозможно было бы разглядеть даже в самый мощный телескоп.

Вот три задачи, в решение которых может внести вклад практически любой любитель астрономии: поиск очень тесных двойных систем, определение высот на Луне, и, при наличии большого количества точных наблюдений - проверка теории движения Луны.

Как же получить точность определения моментов времени лучше одной десятой секунды? О, тут - в зависимости от имеющихся возможностей - простор фантазии и смекалке. Стоит помнить, например, что на частотах 2.5, 5, 10 и 15 мегагерц постоянно работают радиостанции, передающие только сигналы точного времени. Расписание у этих радиостанций такое: 10 минут молчания, 10 минут секундные сигналы, 10 минут 0.1-секундные сигналы. Начало минут отмечается более длинным сигналом. Можно, например, постоянно записывать на магнитофон один из этих сигналов совместно с сигналом от звучащей кнопки, можно по этим сигналам поверять секундомер или хронометр, или кварцевые часы-будильник, да мало ли что еще можно придумать, имея под руками часы, магнитофон, и радиоприемник. Главное, чтобы потом можно было отметить момент нажатия кнопки (или громкого вопля, или любого другого сигнала) с точностью не хуже 0.1 секунды (или сравнимой с ней). Не забудьте про телескоп: чем лучше он будет, тем более слабые звезды вы сможете "покрывать" и "открывать". Главное тут - количество рассеянного света в оптике телескопа, а это определяется главным образом числом царапин и пылинок на оптических поверхностях. Правда, яркие звезды 5-6 величины можно наблюдать почти при любых условиях.

Нам, конечно, повезло - наша группа имела под рукой профессиональную аппаратуру службы времени, но это обстоятельство влияло только на удобство получения результатов, но не на точность!

Еще один существенный момент - это тренировка наблюдателя. Главное, чтобы личная разность - время реакции наблюдателя на событие - была как можно более постоянной, а не минимальной. Мы определяли ее непосредственно перед, а по возможности, еще и сразу после наблюдений, а потом после простейшей обработки полученных значений, определяли и личную разность наблюдателя, и, что самое главное - погрешность наблюдения. Не поленитесь изготовить модель звезды, загорающуюся или гаснущую так, чтобы можно было измерить реакцию наблюдателя на это событие. В 1992 году такие измерения мы, например, проводили на электронном секундомере, используя один из светодиодов индикатора целых секунд как "фальшивую" звезду. В 1993 году комплекс регистрирующей аппаратуры позволил проводить такие измерения прямо на нем, правда, имитируя только условия наблюдения открытий звезд. Такие измерения показали, что в среднем погрешность наблюдения с учетом личной разности составляет порядка 50 миллисекунд (стандартное отклонение личной разности).

Дорогие читатели!

Если у Вас возникло желание попробовать свои силы в этом виде наблюдений, если Вам нужен какой-либо совет или консультация по проблемам покрытий или открытий, если у Вас уже есть какие-то свои результаты - пишите нам по адресу:

Москва, 113461, Херсонская ул, 7-1-21, Кулаковой Наталье Владимировне. Тел.: 121-55-41; e-mail astro@sc1333.msk.su. Мы будем рады найти единомышленников и постараемся обязательно Вам ответить. Для начала можно, например, воспользоваться предвычислениями покрытий из Астрономического Календаря.

Литература

1. Астрономический календарь. Постоянная часть. изд. 6-е, под ред. И. П. Бакулина, М., Наука, 1973.