Астрономію при всьому бажанні не можна віднести до окультних наук, які, на жаль, останнім часом почали набувати популярності в суспільстві разом із ірраціональними віруваннями на кшталт «теорії пласкої Землі». Але й в астрономів є свої «окультні знання», що допомагають їм вивчати Всесвіт. І долучитися до них, як не дивно, можуть усі охочі — навіть спостерігачі-початківці.
Найкрасивіша окультація
Астрономічний термін «окультація» походить від латинського слова «occultus», що означає «прихований». Цим словом прийнято називати комплекс явищ, під час яких одне небесне тіло на певний час приховує від спостерігача інше. При цьому мусять виконуватися ще дві умови: по-перше, ближче до спостерігача тіло мусить мати більший видимий розмір, ніж далеке, й затуляти його повністю. А по-друге, воно повинно мати нижчий блиск або принаймні поверхневу яскравість.
Найбільші видимі діаметри на нашому небі мають диски Місяця та Сонця. Вони постійно змінюються в залежності від того, в якій точці орбіти знаходиться Земля (перигелії чи афелії) та її природний супутник. Коли місячний диск має більший розмір, ніж сонячний, і при цьому повністю закриває останній, відбувається повне сонячне затемнення — одне з найкрасивіших астрономічних явищ. Воно дозволяє нам на короткий час побачити найближчі до поверхні нашого світила шари його атмосфери. Донедавна туди не міг зазирнути жоден космічний апарат, і лише зонди PSP та Solar Orbiter зуміли докладніше вивчити цю область простору.
На жаль, на території України повні сонячні затемнення не спостерігалися з 1961 року, й така ситуація триватиме аж до 20 квітня 2061-го. Тому, щоб їх побачити, потрібно виїхати за кордон. Але, якщо у вас буде така можливість, неодмінно нею скористайтеся. Небесне шоу, що супроводжує закриття Сонця Місяцем, варте того, щоб побачити його хоч раз у житті. Часткові затемнення, навіть із великими фазами (понад 90%), нічим подібним вразити не можуть. Власне, навіть за формальними ознаками їх до окультацій віднести не можна.
За диском Місяця
Сонце на нашому небі одне, а зірок там набагато більше, і зрозуміло, що Місяць закриває їх частіше. Щоправда, поблизу сяючого місячного диску неозброєним оком ми можемо побачити лише найяскравіші з них. Коли наш супутник перебуває у фазах між останньою та першою чвертю, тобто має вигляд неширокого серпа, людям із нормальним зором вдається помітити окультації зірок яскравіше 3-ї величини. У пасмі вздовж екліптики, по якому рухається Місяць, таких об’єктів менше двох десятків. А світил 1-ї зоряної величини там узагалі всього чотири — Альдебаран, Регул, Спіка й Антарес. Закриття місячним серпом цієї «четвірки» наші предки спостерігали задовго до винайдення телескопів. Такі спостереження, проведені з різних точок земної поверхні, дозволили зробити перші оцінки відстані до найближчого небесного тіла.
Подальшому прогресу у спостереженнях місячних окультацій сприяло навіть не винайдення телескопа, що дозволив бачити біля Місяця слабші зірки, а поява точних годинників. Це поглибило наші знання небесної механіки, а також сприяло виникненню першого дієвого способу обчислення географічної довготи. Якщо широту можна легко дізнатися, вимірявши висоту над горизонтом Полярної зірки (у Південній півкулі все трохи складніше), то довготу з достатньою точністю виміряти не вдавалося до середини XIX століття. Момент місячної окультації можна зареєструвати з похибкою до десятих долей секунди, а потім, маючи її передбачення для певних фіксованих точок земної поверхні, перерахувати отриманий результат у «відхилення» від найближчої з цих точок по широті. Цей метод лишався найкращим аж до появи радіосигналів точного часу, обмежувало його лише те, що на небі не так уже й багато «кандидатів на покриття» достатньо високого блиску, ну й закриття їх Місяцем спостерігаються далеко не щоночі, навіть за умов безхмарної погоди.
Але й зараз спостереження закриття зірок Місяцем мають певну наукову цінність. По-перше, сучасні чутливі електронні фотометри дозволяють реєструвати дифракційні ефекти, що виникають при взаємодії зоряного світла з краєм місячного диску. Це дозволяє оцінити видимий діаметр затемнюваного світила, а також часом призводить до відкриття його супутників. По-друге, найцікавішими є спостереження окультацій у місцевостях поблизу краю смуги видимості покриття — так звані «дотичні окультації». Під час них зірки можуть зникати та з’являтися кілька разів, коли їх на короткий час затуляють нерівності місячної поверхні. Отримані дані використовуються для побудови її висотного профілю й потім можуть бути співставлені з інформацією, переданою висотомірами штучних супутників Місяця.
Планети та яскраві астероїди ховаються за місячним диском значно рідше, хоча б тому, що їх на небі не так уже й багато. Але протягом року зазвичай відбуваються окультації однієї чи двох великих планет. Наприклад, 14 вересня та 5 грудня 2022 року з території України можна буде побачити закриття Місяцем Урану, а 8 грудня окультація Марсу співпаде з його протистоянням. В епоху космічних польотів наукова цінність подібних явищ невелика й вони приваблюють головним чином астрофотографів.
На завершення цього розділу слід зауважити, що найлегшими для спостережень є закриття об’єктів темним краєм нашого природного супутника, що відбуваються в період від нового Місяця до повні. Потім місячний диск рухається своїм освітленим боком вперед, і зареєструвати точний момент зникнення за ним навіть достатньо яскравих зірок стає неможливим. Але з’являються вони вже з-поза темного краю. Щоб це побачити, треба якомога точніше знати, з якої саме його точки вони «вистрибнуть». Попри позірну складність таких спостережень, нічого нереального в них нема й вони цілком доступні навіть астрономам-любителям.
Окремо слід виділити окультації, що відбуваються під час місячних затемнень. У них може брати участь лише дуже обмежена кількість зірок, а покриття «темним Місяцем» планет відносяться до найрідкісніших астрономічних явищ. 8 листопада 2022 року повністю затемнений Місяць закриє Уран. На жаль, побачити це зможуть лише мешканці Північно-східної Азії. Наступне подібне явище очікується у XXII столітті.
Зорі ховаються за планетами
Планети — ще одна категорія небесних тіл, що мають диски, видимі принаймні в телескопи. Рухаючись небосхилом, вони теж час від часу закривають зірки, хоч імовірність такої події й значно менша, ніж закриття світила схожої яскравості Місяцем. Завдяки порівняно великому середньому кутовому розміру та швидкому руху по небу найчастіше «учасницею» таких подій стає Венера. До того ж вона більшу частину часу має вигляд «неповного» диску з освітленим і темним краєм. Аналіз зміни спектрів зірок і оптичних явищ під час окультацій дозволив астрономам задовго до польотів перших міжпланетних зондів оцінити властивості та склад верхніх шарів венеріанської атмосфери.
Такі самі спостереження проводились і для інших планет. Вони допомогли уточнити елементи їхніх орбіт, густину та склад атмосфер, а також прислужилися до відкриття кілець Урану, здійсненого під час окультації зірки SAO 158687, що відбулася 10 березня 1977 року.
Окультація планетами яскравих світил — явище вкрай рідкісне. Найближча така подія станеться 1 жовтня 2044 року, коли Венера закриє Регул (α Лева). Зірка зникне за освітленим краєм диску планети та з’явиться з-за темного краю. Побачити це можна буде в Центральній, Південній і Східній Азії.
Чи може планета закривати планету? Так, але це трапляється ще рідше. Перше за майже 250 років подібне явище — проходження Венери по Юпітеру 22 листопада 2065 року — навіть не можна у повній мірі назвати окультацією, оскільки видимий розмір «затуляючого» тіла буде меншим, ніж більш далекого. До того ж обидві планети заходитимуться лише в 7° від Сонця, що сильно ускладнить спостереження.
«Тіні» астероїдів і койпероїдів
Астероїди, комети, об’єкти поясу Койпера відносять до малих тіл Сонячної системи. Але, якими би «малими» вони не були, зірки знаходяться від нас набагато далі та мають суттєво менший кутовий розмір. Отже, покриття далеких світил астероїдами — це класичні окультації, причому навіть їх аматорські спостереження можуть бути досить корисними.
Але спостерігати таку подію можна лише тоді, коли її вдається передбачити. А з цим до 70-х років минулого століття були проблеми: по-перше, астрономи не знали з достатньою точністю параметри орбіт переважної більшості малих тіл, по-друге — неважко зрозуміти, що окультація спостерігатиметься лише у вузькій смузі на земній поверхні, ширина якої ненабагато перевищує розмір астероїда чи кометного ядра.
Як це не дивно, першим астероїдом, окультацію яким змогли обчислити та успішно зареєструвати, став порівняно невеликий Ерос (433 Eros), що відноситься до класу близькоземних об’єктів. У січні 1975 року він саме проходив поблизу Землі й у певний момент опинився між нею та яскравою зіркою κ Близнюків. «Тінь» астероїда мала пройти по Північній Америці, але точне положення смуги покриття лишалося невідомим, і тому було задіяно велику кількість спостерігачів у США та Канаді, розкиданих по площі понад мільйон квадратних кілометрів. Багатьом із них справді вдалося побачити, як у передбачений час зірка на кілька секунд «згасла». По результатах спостережень розмір Ероса був оцінений у 23 км. Тепер ми знаємо, що він має неправильну форму та довжину майже 33 км.
З уточненням орбітальних елементів і вдосконаленням обчислювальної техніки астероїдні окультації стали спостерігати дедалі частіше. 29 травня 1978 року достатньо яскраву зірку в сузір’ї Лисички закрила Паллада (2 Pallas) — найбільший об’єкт Головного поясу астероїдів, до якого ще не літали автоматичні апарати. Пізніше на основі даних про тривалість «зникнення» зірки, виміряну в 130 різних пунктах, астрономи змогли відтворити форму малого тіла, що нагадувала еліпсоїд з осями 532 та 558 км.
Покриття зірок об’єктами за межами Головного поясу теж принесли астрономам чимало сюрпризів. Під час такої події за участю карликової планети Плутон (134340 Pluto), що сталась у 1988 році, була відкрита його азотно-метанова атмосфера, а в наступні роки вчені навіть змогли зареєструвати зміни її тиску. Ще більше дослідників здивували кентаври — невеликі льодяні тіла, що більшість часу проводять у проміжку між орбітами Сатурну та Урану. Проходження Хірона (2060 Chiron) на тлі далекої зірки у листопаді 1993-го та березні 1994-го супроводжувалося її додатковими короткими «згасаннями» до та після основного. Найбільш логічним поясненням визнали наявність у об’єкту тонкого темного кільця. Під час окультації 26 березня 2014 року кільця були знайдені у кентавра Харікло (10199 Chariklo), а 21 січня 2017-го — у койперівського об’єкта Хаумеа (136108 Haumea).
Також у 2017 році астрономи використали покриття зірки койпероїдом 2014 MU69, що пізніше отримав ім’я «Аррокот», щоб перевірити, чи нема в його найближчих околицях невидимих супутників або кілець. Справа в тому, що до цього об’єкта саме прямував космічний апарат New Horizons, і група супроводу мала переконатись у його максимальній безпеці під час прольоту.
Кометні окультації спостерігати набагато складніше, оскільки ядра комет оточені комою — газово-пиловою оболонкою, що достатньо інтенсивно випромінює та заважає побачити зникнення чи появу зірки. Але спектральний аналіз зоряного світла, яке пройшло крізь кому, ще на початку минулого століття дозволив зробити вірний висновок про те, що речовина в ній дуже розріджена.
Інформацію про актуальні передбачення астероїдних окультацій можна знайти на спеціалізованих сайтах (наприклад, https://www.asteroidoccultation.com/). Майже щодня відбувається одне або навіть більше покриттів зірок яскравіше 11-ї величини, які цілком можна побачити в невеликі аматорські телескопи в умовах міської засвітки. Навіть інформація про наявність або відсутність покриття в деяких випадках може мати наукову цінність. Отримані результати допоможуть ученим уточнити орбіти астероїдів, визначити їхній розмір і форму, а іноді — навіть відкрити у них супутники.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
