Местоположение и движение небесных тел
Еще в древности люди не просто наблюдали за небесными телами, но стремились их сосчитать и систематизировать. Так появились каталоги звездного неба (или астрономические каталоги) — упорядоченные списки звезд, туманностей, галактик и других астрономических объектов, сгруппированных по типу, внешнему виду, яркости, происхождению, методу обнаружения и другим характеристикам.
Самый древний из дошедших до нас звездных каталогов был создан в IV в. до н. э. китайским астрономом и астрологом Ши Шэнем и включал в себя около 800 звезд. Значительный вклад в развитие астрономии внесли каталоги, составленные путем наблюдений без оптических телескопов и содержащие более 1000 звезд, — древнегреческого ученого Гиппарха (около 129 г. до н. э.), узбекского астронома Улугбека (1437), датского астронома Тихо Браге (1598). В последнем из составленных без применения телескопов каталоге польского астронома Яна Гевелия (1687) насчитывалось более 1500 небесных светил.
Число и точность звездных каталогов начинают быстро расти после изобретения телескопа в начале XVII в. Следующим прорывом в наблюдательной астрономии стало наступление космической эры. Современные звездные каталоги, объекты для которых снимали с помощью космических телескопов, включают в себя уже более миллиона звезд.
Изучением геометрических и кинематических свойств небесных тел занимается астрометрия. Чтобы изучить движение небесного тела, надо указать его положение в какой-нибудь определенный момент и установить, с какой скоростью и в каком направлении оно движется. Положение небесного тела в пространстве астрономы характеризуют тремя числами. Это две координаты на небесной сфере и расстояние до светила. Скорость изменения небесных координат называется собственным движением, а скорость изменения расстояния — лучевой скоростью.
Для измерения лучевой скорости можно воспользоваться спектрами небесных тел, применяя эффект Доплера. Если звезда движется к Земле, длины волн ее излучения будут чуть короче, чем у неподвижного источника, а если от Земли, то чуть длиннее.
Так как любое движение относительно, то необходимо задать главные небесные тела, относительно которых измеряются положения и скорости объектов, т. е. задать систему координат. До последнего времени такими главными телами были специально выбранные 1535 звезд, координаты которых определяли с особенно высокой точностью. Астрономы называют эти звезды фундаментальными, а их список — фундаментальным каталогом. Это яркие, а значит, сравнительно близкие звезды, которые, как все другие близкие звезды, заметно изменяют свое взаимное расположение. Фундаментальный каталог содержит не только координаты, но и собственные движения звезд. Однако собственные движения тоже определены с некоторой погрешностью, и со временем вычисления по каталогу становятся все менее точными. Срок «полезной жизни» каталога — несколько десятилетий. После этого нужно составлять новый фундаментальный каталог, хотя и содержащий те же самые звезды.
Наблюдения с Земли происходят сквозь атмосферу, которая никогда не бывает спокойной, что вносит погрешность в результаты наблюдений. Для устранения таких погрешностей проводят наблюдения со спутника. Еще одно преимущество спутника в том, что он находится в состоянии невесомости, поэтому объектив и другие детали телескопа не изменяют своей формы под действием силы тяжести. Спутник движется вокруг Земли и может наблюдать звезды и северного, и южного полушарий неба. Наконец, наблюдения на спутнике не прерываются днем или в облачную погоду, как на Земле.
