В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу

Однако для навигационных целей условия наблюдения звёздного неба на ночной стороне Луны являются вполне приемлемыми.

На дневной же стороне поиск и наблюдение нужных звёзд могут осуществляться с помощью астрономических инструментов, что, несомненно, осложнит и навигационные измерения.

Итак, астрономические методы ориентирования, очевидно, будут основными для будущих покорителей нашего естественного спутника. Конечно, со временем на Луне, как и на Земле, появятся радионавигационные системы с применением радиомаяков и искусственных спутников Луны. Но до этого лунная астронавигация будет играть важную роль. Существенное значение имеют астрономические наблюдения и для управления с Земли передвижными автоматическими лунными лабораториями типа «Луноходов».

Прежде всего необходимо заметить, что взаимное расположение и форма созвездий для наблюдателя, находящегося на поверхности Луны, ничем не отличается от их расположения для земного наблюдателя или наблюдателя, который находится на борту орбитальных станций и пилотируемых космических кораблей. Даже удаление от Земли на 384 тыс. км ничего не меняет в видимом расположении небесных светил. 384 тыс. км — это всего-навсего полторы световые секунды, ничто в сравнении со световыми годами, отделяющими нас даже от ближайших звёзд.

Отвесная линия на Луне определяется таким же способом, как и на Земле, т.е. по направлению нити отвеса. Так же как и на Земле, можно найти точку зенита, построить горизонтальную плоскость и получить линию математического горизонта.

Луна вращается вокруг собственной оси, совершая полный оборот по отношению к Солнцу за 29,53 земных суток, а по отношению к неподвижным звёздам за 27.32 земных суток. Если продолжить направлений оси вращения Луны до пересечения с небесной сферой — мы определим положение северного полюса мира лунной небесной сферы.

Эта точка находится в созвездии Дракона вблизи звезды «омега» (ω) этого созвездия. Южный полюс мира лунной небесной сферы расположен в области созвездия Золотой Рыбы.

Соединив точки полюсов с центром лунной небесной сферы, получим ось мира для Луны и построим по аналогии с земной небесной сферой плоскость небесного экватора и небесный экватор.

Рассмотрим картину видимого движения Земли для наблюдателя, расположенного в центре обращенной к Земле стороны Луны. Мы обнаружим, что вследствие движения Луны вокруг нашей планеты Земля на лунной небесной сфере описывает окружность, переходя из одного созвездия в другое. Поскольку плоскость орбиты Луны составляет с плоскостью орбиты Земли сравнительно небольшой угол, это будут те же зодиакальные созвездия, на фоне которых перемещается Солнце для земного наблюдателя. Правда, зрительно для нашего наблюдателя на Луне картина перемещения Земли на фоне звёзд выглядит своеобразно. Диск Земли всё время остается в зените, над головой наблюдателя, а небесная сфера медленно вращается.

Если в экваториальной системе координат на земной небесной сфере координаты светил с течением времени остаются неизменными, то в лунно-экваториальной системе дело обстоит несколько иначе.

Вследствие различных колебаний, или, как их называют, неравенств в движении Луны, экваториальные координаты светил на лунной небесной сфере довольно быстро изменяются со временем.

Поскольку линия лунного экватора наклонена к линии эклиптики всего на 1°32', можно с достаточно большой степенью точности заменить лунно-экваториальные координаты эклиптическими. Эта система удобнее тем, что широты светил в ней практически не зависят от времени, а долготы ежегодно увеличиваются на вполне определённую и сравнительно небольшую величину, равную 50”,256, связанную с ежегодным смещением по эклиптике точки весеннего равноденствия.

В этом случае приближенно можно считать, что северный полюс мира для Луны совпадает с северным полюсом эклиптики, координаты которого в земной экваториальной системе равны (ε = 23°27'):

α_Pэк = 18^h; δ_Pэк = 90° - ε,

(1)

На дневной стороне Луны можно приближенно ориентироваться по Солнцу и Земле.

Благодаря осевому вращению Луны происходит суточное перемещение Солнца по лунной небесной сфере. Для наблюдателя, расположенного в центре обращенной к Земле стороны Луны, Солнце взойдет в восточной стороне и спустя 7,4 земных суток пройдет вблизи точки зенита. Ещё через 7,4 земных суток после кульминации Солнце зайдет на западе.

Знание этих особенностей суточного движения Солнца по лунной небесной сфере поможет наблюдателю приближенно определить по положению Солнца на лунном небе направления на стороны горизонта.