Звезды, близкие к Северному полюсу мира, в наших географических широтах видны над горизонтом в любое время года, занимая вполне определенное место на небосводе.

Периодически наблюдая одни и те же группы ярких звезд, можно подметить определенные их очертания. Составленные из звезд фигуры еще в древности были выделены в «созвездия».

Известные нам созвездия в определенных условиях помогают ориентироваться в пространстве. Если мы хотим найти на небе звезду, то сначала надо узнать, к какому созвездию она принадлежит. Только самым ярким и наиболее известным звездам в свое время были даны индивидуальные названия, как, например: Полярная, Сириус, Арктур, Капелла, Вега и т. д., тогда как остальные обозначаются лишь номером с указанием созвездия, к которому они относятся. Древние наблюдатели обозначали звезды каждого созвездия буквами греческого алфавита, при этом главная звезда в созвездии, которая в большинстве случаев является также и самой яркой, обозначалась как альфа этого созвездия; вторая по яркости — бета и т. д.

Самые слабые звезды совсем не имеют таких «адресов», и, для того чтобы о них вести речь, необходимо назвать их координаты на небе или их номера в звездном каталоге. Наибольшее количество звезд видно в самые ясные зимние ночи. Звезды по их яркости разделяют на классы, и простым глазом они видны до 6-й звездной величины.

Кроме того, большой интерес представляют переменные звезды, блеск которых со временем меняется. Период изменения блеска различен — от нескольких десятков минут до многих лет. Переменные звезды изучаются путем визуальных, фотографических и самых точных — фотоэлектрических наблюдений.

Изучение переменных звезд проливает свет на сущность многих явлений, протекающих в звездных системах. Открывается возможность исследовать структуру Галактики, по характеру изменения блеска звезд определять расстояния до звездных систем, в которых они находятся. Поэтому некоторые из переменных звезд, так называемые цефеиды, играют роль ориентиров, маяков Вселенной.

Сначала в созвездия были соединены и названы звезды, расположенные по зодиакальному кругу — большому кругу небесной сферы, по которому совершается видимое движение Солнца в течение года и который называется эклиптикой. При своем годичном движении по эклиптике Солнце пребывает в каждом созвездии в продолжение одного месяца, и поэтому пояс Зодиака представляет собой своеобразный наглядный календарь. Эти двенадцать созвездий (знаки Зодиака) следующие: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей.

У греков звездным небом овладела мифология и населила его героями и богами, причем на внешнюю форму созвездий не обращалось внимания, так как даже при самой смелой фантазии невозможно узнать в звездных группах ни Персея, ни Андромеды, ни Геркулеса.

Лучшее астрономическое сочинение древних — Альмагест (II век) — содержит уже 48 созвездий, и среди них находятся почти все самые известные созвездия неба северного полушария. Звездные карты южного неба появились лишь в XVII столетии.

В настоящее время мы различаем следующие созвездия.

I — северные: Андромеда, Овен, Возничий, Волопас, Жираф, Рак, Гончие Псы, Малый Пес, Цефей, Волосы Вероники, Северная Корона, Лебедь, Дельфин, Дракон, Близнецы, Геркулес, Кассиопея, Малый Лев, Большой Лев, Рысь, Лира, Пегас, Персей, Рыбы, Змея, Телец, Большая Медведица, Малая Медведица, Лисичка;

II — лежащие в небесном экваторе, частью принадлежащие северному, а частью южному полушарию: Орел, Кит, Гидра, Единорог, Змееносец, Орион, Секстант, Дева;

III — южного полушария, видимые в Средней Европе: Водолей, Корабль Арго, Большой Пес, Козерог, Голубь, Ворон, Кубок, Эридан, Заяц, Весы, Южная Рыба, Стрелец, Скорпион, Скульптор, Щит. Как же разбираться в таком большом количестве созвездий? Для этого необходимо иметь звездную карту, содержащую лишь звезды, видимые простым глазом. На этой карте звезды, принадлежащие одному созвездию, должны быть соединены между собою прямыми линиями таким образом, чтобы образовалась какая-либо запоминающаяся простая фигура. Такая карта, на которой звезды соединены прямыми линиями и переименованы, облегчает запоминание созвездий и ориентирование в них.

Вид звездного неба изменяется каждый месяц вследствие движения Земли вокруг Солнца (нам кажется, что Солнце в течение года один раз обходит небо); следовательно, каждый месяц мы наблюдаем различные Созвездия. Если посмотреть в полночь на юг, то перед нами будут те созвездия, в которых Солнце находилось ровно полгода тому назад и которые как раз противоположны Солнцу. Ясно, что в полночь на юге каждый месяц видны различные созвездия и что летом нам видны другие созвездия, чем зимой.

Прежде всего надо запомнить большую часть созвездий, которые лежат вблизи Северного полюса неба, видны весь год, не исчезают совсем под горизонт и называются околополярными. Для этого надо уметь находить Полярную звезду, которая находится на Северном полюсе неба и «постоянно» кажется нам неподвижной. Следовательно, Полярная звезда находится на севере и притом на такой высоте над горизонтом, которая соответствует географической широте места.

Все звезды описывают круги около мировой оси, идущей от Северного к Южному полюсу мира. Эта ось имеет тем больший наклон к плоскости горизонта, чем дальше отстоит данное место от земного полюса. Этот наклон обусловливает то, что огромное число звезд, так же, как Солнце и Луна, заходит под горизонт, и чем ближе находимся мы к земному экватору, тем больше звезд заходит на западе и тем меньше остается околополярных звезд. На экваторе нет вообще околополярных звезд, а на полюсах, наоборот, все видимые звезды — околополярные.

Вследствие суточного вращения Земли звезды, поднимаясь с восточной стороны, занимают самое высокое положение над горизонтом, когда они проходят через меридиан. Пройдя меридиан, они опускаются к горизонту, но уже в западной стороне. Положение звезд в меридиане называется их кульминацией, и каждая из них в течение суток занимает его дважды. Одно из таких положений называют верхней, а другой — нижней кульминацией, при этом верхняя происходит в той половине меридиана от Полюса мира, которая проходит через точку юга, а нижняя — в той его половине, которая проходит через точку севера.

С плоскостью земного меридиана совпадает плоскость, проходящая через наш глаз, зенит и Полюс мира и пересекающая небесную сферу по окружности, называемой небесным меридианом.

Небесный меридиан пересекает горизонт в точках севера и юга, и поэтому мы можем узнать направления на стороны горизонта, если сумеем провести на небесной сфере меридиан. В этом и помогают нам звезды. Направление меридиана проще всего определить по Полярной звезде, которая, как известно, является последней в хвосте созвездия Малой Медведицы (альфа) и очень близка к Северному полюсу мира; поэтому направление на нее дает положение истинного меридиана с ошибкой не более 1—2°.

Для более точного определения надо наблюдать Полярную звезду не когда вздумается, а около времени ее кульминации. Обычно приходится выжидать, когда она окажется в одной отвесной плоскости с соответствующей ей крайней звездой Бенетнаш в созвездии Большой Медведицы (эта). В это время Полярная звезда бывает в верхней кульминации. Обе звезды легко разыскиваются на небе, так как они достаточно ярки (второй величины) и находятся в легко запоминающихся фигурах— ковшах.

Полярная и Бенетнаш располагаются в одной отвесной плоскости осенью около полуночи, зимой — вскоре после наступления ночи, а летом — перед рассветом.

Следовательно, если мы найдем на небе Полярную звезду, станем лицом к ней, то прямо перед нами на горизонте будет север, сзади — юг, направо — восток, налево — запад. Это простейший способ ориентирования по звездам.

Надо иметь в виду, что Полярная звезда — не единственный ориентир на звездном небе. Многие другие звезды тоже могут быть путеводителями. Пользуясь всяким случаем, когда небо ясно, с помощью звездной карты следует научиться находить главнейшие созвездия и отдельные яркие звезды, а в особенности обратить внимание на те звезды, которыми чаще всего пользуются для ориентировки в практике аэронавигации. Кроме Полярной (альфа Малой Медведицы), это — Капелла (альфа Возничего), Вега (альфа Лиры), Альдебаран (альфа Тельца), Процион (альфа Малого Пса), Регул (альфа Большого Льва), Арктур (альфа Волопаса), Альтаир (альфа Орла) и Альферац (альфа Андромеды).