Celestia. Основы вкратце

Даже там, где, кажется, нет ничего, кроме бесконечного трёхмерного пространства, наполненного горсткой крохотных моделек, можно весьма интересно проводить время — если речь идёт о достоверной и тщательно уточняемой карте нашего прекрасного мира. И вот мой небольшой рассказ о том, как пользоваться этим устройством и как понимать его язык.

Содержание

• Управление
• Свойства объектов
  • Свойства галактик
  • Свойства звёздных скоплений
  • Свойства звёзд / звёздных остатков
  • Свойства планет / лун / астероидов / комет / космических аппаратов
• Единицы измерения
• Созвездия
• Буквы звёзд
• Другие примечательные функции
• Другие версии симулятора

Управление

В нашем симуляторе много функций и почти все они привязаны к горячим клавишам — после небольшой тренировки мы можем успешно пользоваться им даже без помощи мыши. Описания клавиш сгруппированы здесь чуть иначе, чем в оригинальной инструкции («Справка» → «Управление программой») — похоже, что такой вариант несколько удобнее и понятнее.

При первом запуске стоит поставить настройки на максимум (включить сглаживание и текстуры наилучшего разрешения), а при каждом последующем — нажимать «Shift + %» для получения насыщенного цвета звёзд. Последний совет не относится к пока не вышедшей версии 1.7, где их цвет по умолчанию такой, как нужно.

Назад к меню…

Свойства

У каждого физического объекта (к которым относятся, как нам теперь известно, и космические тела) есть несколько наиболее простых свойств: расстояние до него, его средний диаметр и масса. Из этих свойств следует ещё пара других: где есть диаметр, там есть и угловой размер (занимаемая объектом доля от кругового обзора в 360°), а где есть масса, там есть и плотность вещества.

Угловой размер в 1° примерно равен ширине мизинца вытянутой руки (итого в полном круге вокруг себя их поместится 360 — в общем-то, так и выходит). 1° состоит из 60' (минут), а 1' — из 60'' (секунд). Угловые размеры Солнца и Луны составляют около 30', большинства домашних планет — менее 1', а далёкие звёзды и вовсе стремятся к безразмерным точкам.

У космических объектов также есть звёздная величина, которая выражает их яркость или блеск, причём счёт здесь идёт в обратную сторону: чем меньше показатель, тем ярче наблюдаемый объект. Так, видимая нами с Земли звёздная величина Солнца принимается за -26.75, полной Луны — -12.7, Венеры — -4.6, Веги — +0.03. Однако все эти объекты находятся на очень разных расстояниях от наблюдателя и то, что кажется более ярким, на самом деле может уступать в яркости далёкой мерцающей точке.

И вот, абсолютная звёздная величина как раз и выражает такую яркость, которой любой из них обладал бы на одинаковом расстоянии в 10 парсек (~309 трлн км). По этой причине, к примеру, у звезды HIP 117828, находящейся от нас именно на таком расстоянии, её видимая звёздная величина равна её абсолютной. Абсолютная величина Солнца составляет уже всего лишь +4.8 (напомним, что в звёздной величине плюс — это ниже нуля). Тем временем на свете есть звёзды, которые даже с такого расстояния были бы ярки как половина Луны!

Напоследок среди общих природных свойств можно отметить температуру, измеряемую здесь в градусах Кельвина (°K). В целом эта шкала подобна привычной для нас шкале Цельсия, только все привычные значения температур подняты на ней на 273 градуса вверх. Замерзание воды происходит при 273°K, а её кипение — при 373°K. При нуле по Цельсию замерзает вода, а при нуле по Кельвину замерзает водород.

Свойства галактик

• Hubble Type (тип галактики по Хабблу). Описание формы и строения галактики: эллиптическая (E), линзообразная (S0), спиральная (S), спиральная с перемычкой (SB), неправильная (Irr);
• Distance (расстояние). Текущее расстояние до центра галактики;
• Radius (радиус). Средний размер галактики, определяемый расстоянием от её центра до её внешнего края;
• Apparent diameter (угловой размер). Текущий видимый размер галактики в долях от кругового обзора в 360°. Этот параметр меняется для наблюдателя в зависимости от расстояния до наблюдаемого объекта;
• Absolute magnitude (абсолютная звёздная величина). Постоянная яркость галактики, внутри которой находится наблюдатель;
• Apparent magnitude (видимая звёздная величина). Текущая яркость внешней для наблюдателя галактики.

Свойства звёздных скоплений

• Type (тип скопления). Звёздные скопления бывают компактно сгруппированными — шаровыми (globular) или же рассеянными (open);
• Core radius (радиус ядра). Размер наиболее массивной части звёздного скопления;
• King concentration (концентрация). Мера плотности расположения звёзд в скоплении;
• Distance (расстояние). Текущее расстояние до центра скопления;
• Radius (радиус). Средний размер скопления, определяемый расстоянием от его центра до его внешнего края;
• Apparent diameter (угловой размер). Текущий видимый размер скопления в долях от кругового обзора в 360°. Этот параметр меняется для наблюдателя в зависимости от расстояния до наблюдаемого объекта;
• Absolute magnitude (абсолютная звёздная величина). Постоянная яркость скопления, внутри которого находится наблюдатель;
• Apparent magnitude (видимая звёздная величина). Текущая яркость внешнего для наблюдателя скопления.

Свойства звёзд / звёздных остатков

• Distance (расстояние). Текущее расстояние до поверхности звезды;
• Abs (app) mag (абсолютная (и видимая) звёздная величина). Мера яркости звезды, вычисление которой подробно описано в предисловии этого пункта;
• Luminosity (светимость). Интенсивность светового излучения, определяющаяся температурой и площадью поверхности звезды (исходящей, конечно, из её радиуса: S = 4 * π * R^2). Светимость звезды (так же, как и её размер, и массу) принято выражать в соответствующих мерах Солнца, параметры которого принимаются за 1. Светимость других звёзд может варьироваться от 0.000 000 001 до десятков и сотен тысяч солнц;
• Class (спектральный класс).
  • Класс начинается с латинской буквы, обозначающей цвет поверхности звезды — происходящий из её температуры. По мере возрастания температуры объекта его цвет меняется от красного (~3 000°K) к оранжевому (~4 500°K), жёлтому (~5 500°K), белому (~6 500°K), светло-голубому (~8 500°K), голубому (~15 000°K) и наконец синему (>30 000°K). Этим цветам и соответствуют индексы O, B, A, F, G, K, M — от горячего синего к холодному красному;
  • Также выделяется класс особо горячих и оттого короткоживущих звёзд Вольфа-Райе с индексом W и температурами поверхности от 50 000°K. Их цвет — тоже синий: с дальнейшим ростом температуры длина волны уже не меняется, лишь возрастает интенсивность излучения;
  • Буква цвета обычно дополняется цифрой от 0 до 9, обозначающей градацию температуры в её классе — от повышенной к пониженной. К примеру, F5 горячее, чем F9, а F9 граничит с G0;
  • Помимо привычных ярких звёзд встречаются бурые карлики — как бы неудавшиеся звёзды, массы которых оказалось недостаточно для запуска самоподдерживающегося внутреннего горения. Поэтому после своего формирования из облака горячей материи такие звёзды могут только медленно остывать. Бурые карлики обозначаются индексами L, T, Y, которые соответствуют температурам примерно в 1 500°K, 1 000°K и 500°K;
  • Звёздные остатки — белые карлики и нейтронные звёзды — соответственно обозначаются буквами D и Q;
  • Третьей и последней частью названия класса служит римская цифра, описывающая размер звезды и стадию её эволюции (стареющие и выгорающие звёзды начинают расширяться за счёт потери плотности). Типы этих размеров — следующие: субкарлик (VI), карлик или звезда главной последовательности (V), субгигант (IV), гигант (III), яркий гигант (II), сверхгигант (I), яркий сверхгигант (Ia), гипергигант (0).
• Apparent diameter (угловой размер). Текущий видимый размер звезды в долях от кругового обзора в 360°. Этот параметр меняется для наблюдателя в зависимости от расстояния до наблюдаемого объекта;
• Surface temp (температура поверхности). Температура звезды, как и её размер, и срок существования, определяется в основном полученной ею массой. Здесь нужно заметить, что видимая поверхность звёзд намного холоднее их внутренней температуры, счёт которой обычно идёт на миллионы градусов Кельвина и выше;
• Radius (радиус). Средний размер звезды, определяемый расстоянием от её центра до её поверхности. Этот показатель может варьироваться всего от десятка километров — у нейтронных звёзд — до сотен солнечных радиусов — у старых раздавшихся сверхгигантов;
• Rotation period (период вращения). Следует различать вращение и обращение: вращается объект вокруг собственной оси, а обращается он по орбите вокруг более массивного ведущего объекта. Из-за быстрого вращения некоторые звёзды могут принимать «сплюснутую» овальную форму — такой же эффект может наблюдаться и у планет, особенно у газовых гигантов. Некоторые нейтронные звёзды совершают по нескольку сотен оборотов в секунду — пожалуй, это один из тех случаев, когда для рассматривания объектов нам может понадобиться замедление времени;
• «Planetary companions present» («присутствует планетная система»). При наличии у звезды хотя бы одной планеты это примечание появляется в конце списка её свойств. В русской локализации версии 1.6 система ошибочно названа «планетарной»: планетарным является то, что относится к свойствам планет, а не то, что эти самые планеты в себе содержит.

Свойства планет / лун / астероидов / комет / космических аппаратов

• Distance (расстояние). Текущее расстояние до поверхности объекта;
• Radius (радиус). Средний размер объекта, определяемый расстоянием от его центра до его поверхности. В версии 1.6 встречается ошибка: у некоторых малоизвестных твердотельных объектов (астероидов, экзопланет…) вместо радиуса записан их диаметр. Начиная с версии 1.7 значение радиуса становится более подробным — оно выдаётся по всем трём осям объекта;
• Apparent diameter (угловой размер). Текущий видимый размер объекта в долях от кругового обзора в 360°. Этот параметр меняется для наблюдателя в зависимости от расстояния до наблюдаемого объекта;
• Phase angle (фазовый угол). Текущая доля освещённости объекта с точки зрения наблюдателя. В каждый момент времени звезда освещает ровно половину поверхности планеты (как и любого другого объекта на её орбите) — и взгляд на объект с его полностью освещённой стороны означает его фазу в 0°; со стороны, освещённой наполовину — 90°; со стороны, затемнённой полностью — 180°. В других случаях для обозначения этого явления вместо градусов используются проценты;
• Rotation period (период вращения). Следует различать вращение и обращение: вращается объект вокруг собственной оси, а обращается он по орбите вокруг более массивного ведущего объекта. В случае планеты, находящейся на орбите звезды, период вращения этой планеты означает продолжительность её суток, а период обращения — продолжительность её года;
• Mass (масса). Масса выбранного объекта. Параметр присутствует начиная с версии 1.7;
• Density (плотность). Представляет собой отношение объёма (V) объекта к его массе (m), по формуле ρ = m / V. Большая масса в малом объёме означает высокую плотность, малая масса в большом объёме означает плотность низкую. Объём шара (по-видимому, самой распространённой формы небесных тел) вычисляется по формуле 4/3 * π * R^3. Параметр также присутствует начиная с версии 1.7;
• Temperature (температура). Температура поверхности объекта. У твердотельного объекта она динамически меняется при его приближении к звезде и удалении от неё. Этот эффект наиболее заметен на примере комет, поскольку во время путешествия по своим сильно вытянутым орбитам они переживают почти весь спектр космических температур (а ещё с началом таяния у них возникает газовый хвост).

Назад к меню…

Единицы измерения

В этом разделе сравниваются разные величины и здесь мы можем увидеть два малознакомых термина: астрономическая единица и парсек — употребляются они обычно только для осмысления размеров космоса. Астрономическая единица — это попросту среднее расстояние от Земли до Солнца: 150 млн км. А вот парсеком называется такое расстояние, с которого вся 1 а.е видна в угловом размере одной секунды (1'') — в наименьшем, что различимо для нашего глаза — и это расстояние получается равным примерно 206 000 а.е.

Расстояние

Размер

Масса

Назад к меню…

Созвездия

В настоящее время небесная сфера Земли состоит из 88 созвездий самых разных форм и величин. Знание кратких латинских обозначений этих созвездий (как и греческих букв, приведённых в пункте ниже) может пригодиться нам, чтобы расшифровывать наименования звёзд наподобие «α Lyr», «γ Vel», «μ Cep» и т.д.

В последнем пункте таблицы указывается альфа-звезда данного созвездия и её видимая звёздная величина. Но иногда в созвездии есть и более яркая (т.е. меньшей величины) звезда, чем та, которая когда-то была названа альфой — в таком случае она упоминается отдельно. А некоторые современные созвездия не имеют заглавной звезды вообще — например, вследствие разделения в XVIII веке Корабля Арго на созвездия Парусов, Кормы и Киля (исходные обозначения звёзд при этом не изменились и «альфа» осталась в Киле).

Назад к меню…

Буквы звёзд

Наиболее яркие звёзды созвездий обозначаются буквами греческого алфавита, начиная с «альфы», и представленные трёхзначные коды этих букв мы можем вводить в окне поиска («Enter»), чтобы находить звёзды по названиям наподобие «α Lyr» (где код созвездия происходит из его латинского наименования). Подобная традиция обозначения звёзд в научной дисциплине — это тоже своего рода проявление дружбы народов: более того, что мне особенно дорого — народов западного и восточного.

Назад к меню…

Другие примечательные функции

• Grids (система координат). С помощью соответствующего пункта настроек («Вид» → «Настройки просмотра») на небесной сфере можно отобразить координатную сетку, которая служит для определения положений звёзд, а также скоплений и галактик. Когда наблюдение этих объектов ведётся с поверхности Земли (с высоты менее 1 000 км), у них появляются два дополнительных параметра:
  • RA, Right Ascension (прямое восхождение) — «долгота» на небесной сфере, подобная долготе и меридиану на карте Земли (т.е. координата по горизонтали). Измеряется в часах, минутах и секундах — от 0h 0m 0s до 23h 59m 59s;
  • Dec, Declination (склонение) — «широта» на небесной сфере, подобная широте и параллели на карте Земли (т.е. координата по вертикали). Измеряется в градусах, минутах и секундах — от -90° 0' 0'' до +90° 0' 0''.
  По умолчанию у нас используется экваториальная сетка («;») и эти координаты отображаются именно для неё, потому что она удобно проецирует в небо экватор, параллели и полюса самой планеты. Всего же на выбор доступны четыре координатные сетки, которые можно отображать как по отдельности, так и одновременно:
  • Азимутальная (горизонтальная): экватор сетки проходит в плоскости горизонта наземного наблюдателя — северным полюсом этой сетки для него всегда является текущий зенит;
  • Экваториальная: экватор сетки проходит в плоскости экватора Земли — северный полюс этой сетки направлен на Полярную звезду;
  • Эклиптическая: экватор сетки проходит в плоскости Солнечной системы (точнее — в плоскости обращения Земли вокруг Солнца);
  • Галактическая: экватор сетки проходит в плоскости Млечного Пути (точнее — в плоскости обращения Солнца вокруг центра Млечного Пути).
• Bookmarks (закладки). Благодаря этой функции мы можем сохранить текущее состояние симуляции (местоположение, время, направление камеры) для последующего возвращения к нему. Закладки можно упорядочивать и переименовывать;
• Star Browser (каталог звёзд). Находится в подменю «Навигация» и включает в себя три раздела:
  • Список объектов Солнечной системы — планет, карликовых планет, лун, карликовых лун, астероидов, комет, космических аппаратов. Пролистываемые объекты отмечаются на экране со всеми стандартными сведениями о них, к любому из них можно сразу же переместиться;
  • Список звёзд. Представляет собой таблицу на 10..500 пунктов (на выбор), в которую можно собирать самые близкие звёзды (к любому текущему местоположению), самые яркие звёзды (относительно него же) и звёзды с экзопланетами. Таблица позволяет упорядочивать найденные звёзды по названию, расстоянию до них, видимой и абсолютной звёздной величине и спектральному классу. В версии 1.7 этот инструмент стал ещё более тонким и позволяет находить звёзды по классам, прописываемым в отдельном поисковом поле;
  • Поиск событий-затмений на разных (имеющих луны) планетах Солнечной системы в заданных периодах прошлого или будущего.

Назад к меню…

Другие версии симулятора

• По умолчанию симулятор запускается на языке системы. Чтобы запустить его на английском языке (без ошибок перевода), нам нужно открыть командную строку (cmd.exe) и поочерёдно ввести следующее:

  cd C:\Program Files\Celestia

  set LC_MESSAGES=en

  celestia

• Загрузить замечательную версию 1.7 (пока что доступную только для Linux) можно отсюда:

  https://celestiaproject.space/download.html

  Моё предпочтение — последний пункт «On other GNU/Linux distributions» в разделе «Other distros», осуществляемый из-под live-флешки с Linux Mint.

Назад к меню…