Архивы for Что изучает астрономия category
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Астрономы 1930-х гг. были удивлены, обнаружив, насколько далеки от пас некоторые галактики. Сегодня нам известно, что наиболее удаленные из поддающихся обнаружению обьсктов находятся от пас па расстоянии приблизительно и 17 миллиардов световых лет. В конце згой космической лестницы расстояний имеется мною всевозможных неясностей. Но как бы то пи было, свет из наиболее удаленных частей Вселенной отправился в путь за многие миллиарды лет до образования пашей Солнечной системы.
Наша Вселенная ограничена в своих размерах семнадцатью миллиардами световых лет. Вблизи этого предела наблюдаемые объекты удачяются от нас со скоростями, близкими к скорости света. Мы не знаем, превосходят ли размеры Вселенной эти границы. Некоторые астрономы считают, что даже самая огромная сфера пространства, о которой мы имеет хоть какое-то представление, является лишь крошечной частицей некой гигантской Вселенной, значительно большей по своим размерам, чем все, что когда бы то пи было можно будет увидеть.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Хаббл установил расстояния до некоторых ближайших галактик, наблюдая их переменные звезды. А затем занялся определением их скоростей.
В 1929 г. он опубликовал свои результаты. Он построил график, где по одной оси откладывается скорость, а по другой — расстояние до галактики. На плоскости с такими осями координат Хаббл нанес точки, соответствующие каждой галактике. К его удивлению, почти все точки оказались вблизи одной наклонной прямой липни. Таким образом, Хаббл установил, что галактики движутся тем быстрее, чем дальше они находятся. Этот факт стал известен под названием закона Хаббла.
Он явился ключом к открытию тайн Вселенной в масштабе ее огромных расстояний. Теперь, определив скорость галактики из ее красного смещения, астрономы получили возможность найти и расстояние до этой галактики, исходя из закона Хаббла.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
В 1920-х гг. американский астроном Эдвин Хаббл (1889- 1953) обнаружил связь между расстояниями до галактик и скоростью их перемещения в пространстве. Он сделал фотографии спектров (разложение света па цвета радуги) многих галактик. Работая в Маупт Уилсоп (Калифорния, США), Хаббл пользовался телескопом диаметром 2,5 м, который в то время был самым большим в мире. Хаббл обнаружил, что почти для всех изученных им галактик линии спектра находились не па своих обычных местах. У многих галактик спектральные линии были ближе к красному краю спектра, чем зто бывает в норме. Смещение к красному краю менялось от галактики к галактике.
Красное смешение объясняется так. Когда галактика движется от нас, се световые волны растягиваются. Чем быстрее движение, тем сильнее растяжение воли. Более длинные световые волны выглядят для наших глаз более красными. Подобный же эффект имеет место и со звуковыми волнами, когда, например, полицейская машина, завывая сиреной, проносится мимо па высокой скорости. Нам кажется, что звук удаляющейся сирены становится ниже по тону — это следствие растяжения звуковых воли.
Для каждой галактики Хаббл рассчитал скорость, необходимую для того, чтобы вызвать наблюдаемую величину красного смещения. Он обнаружил галактики, которые уносятся от пас с невероятными скоростями вплоть до нескольких процентов от скорости света. (Ни одна галактика не может двигаться быстрее света.) Астрономы измеряют красное смешение по величине световых воли. Например, если длина волны удваивается, красное смещение равно 1,00. Чем больше растягиваются волны, тем больше красное смещение.
Однако настоящее удивление вызвало открытие, что почти все галактики имеют красное смещение.
Лишь вблизи нашей Галактики обнаружилось небольшое количество галактик с некоторым синим смещением, указывающим па их движение в пашу сторону, а не от пас. А большинство галактик во Вселенной с огромной скоростью удаляются от пас и друг от друга.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
В результате измерений, связанных с переменными звездами, область исследований увеличилась, охватив пашу Галактику (100 000 световых лет) и устремившись к ближайшим галактикам, таким, как галактика Андромеды, удаленная от пас на 2 миллиона световых лет.
Тин переменных звезд, называемых цефеидами, особенно важен, поскольку с их помощью вычисляют расстояния вне пашей Галактики. Цефеиды обладают исключительной светимостью, так что в ближних галактиках их можно разглядеть индивидуально.
Расстояние до более отдаленных галактик астрономы вычисляют, основываясь на яркости переменных звезд, либо же измеряя количество света, приходящего от самых больших звездных скоплений в этих галактиках. Подобные явления одинаковы в различных галактиках, так что любое отличие в блеске является следствием раз-пины в удаленности.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Для характеристики расстояний профессиональные астрономы используют особую единицу, которую они изобрели, измеряя параллакс звезд. Слово «иарсек» происходит от двух слов: «параллакс» и «секунда». Один парсек (сокращенно пс) равен 3,26 светового года, один килопарсек (кпе) равен 3260 световым годам, а один мсгапарсек (Мпс) равен 3,26 миллиона световых лет.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Для характеристики видимой яркости звезд, их блеска, было введено понятие звездных величии: меньшими числами обозначают более яркие звезды. Понятие звездной величины ввел древнегреческий ученый Гиппарх примерно в 120 г. до н.э. Он разделил все звезды, видимые невооруженным глазом, на шесть групп в зависимости от их блеска. Самые яркие он назвал звездами первой величины,асамыесла-бые — шестой. У Гиииарха не было пи телескопа, пи других инструментов, так что его система основывалась па интуиции.
В 1850-х гг. система звездных величии получила научное обоснование. При этом оказалось, что блеск некоторых самых ярких небесных тел превосходит первую величину, так что их звездные величины обозначили нулем и даже отрицательными числами. Звездная величина Сириуса, самой яркой из всех звезд, видимых с Земли, равна -1,46. Если звездная величина больше шести, значит, звезду можно увидеть только в телескоп.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Подавляющее большинство известных нам звезд слишком далеки, чтобы методом параллакса можно было вычислить их расстояние до Земли. Астрономам пришлось придумать для этой цели ряд хитрых приемов.Самый излюбленный метод состоит в измерении пилимого блеска звезды и сравнении этой величины с общим количеством света, который излучает данная звезда. Видимый блеск зависит от удаленности звезды и от излучаемого ею количества света. Если вторая из этих величин может быть определена независимо, учитывая какие-то другие свойства звезды, то тогда расстояние вычисляется путем сравнения ее истинной яркости с видимым блеском.
Тот блеск, который мы измеряем, зависит в основном от двух факторов. Чем звезда дальше от нас, тем менее яркой она выглядит. Если бы все звезды выделяли одинаковое количество света, как легко было бы вычислить их расстояние от Земли! Однако количество света, излучаемого звездами - которое астрономы называют светимостью, - колеблется в чрезвычайно широких пределах. Светимость красных звезд гораздо меньше светимости белых. Светимость больших по размеру звезд превосходит светимость малых.
К счастью для астрономов, существуют такие звезды, которые мгновенно распознаются благодаря тому, что их блеск регулярно меняется. Их называют правильными переменными звездами. Период времени, в течение которого их яркость сначала растет, а затем падает, позволяет установить их истинный блеск. Чтобы вычислить расстояние до такой звезды, необходимо определить всего две величины: период изменения ее яркости и среднюю величину ее видимого блеска.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Ближайшая звезда (не считая Солнца) находится в
четверть миллиона раз дальше от Земли, чем Солнце,
на расстоянии более четырех световых лет, А самые
далекие галактики находятся на расстоянии
миллиардов световых лет от нас.
Как далеки от нас звезды? Совершенно очевидно, что они находятся гораздо дальше от Земли, чем планеты. Если бы ггго было не гак, то за тс шесть месяцев, которые необходимы Земле для преодоления 300 млн км при переходе от одной стороны Солнца к другой, в звездных рисунках па небе произошли бы четкие, заметные на глаз изменения. Чтобы попять, почему это так, представь себе, что ты едешь па машине или в поезде по открытой местности. По ходу движения пейзаж меняется. Деревья, растущие у дороги или возле железнодорожных путей, гак и мелькают за окном, тогда как отдаленные деревья остаются 1з поле зрения долгое время.
На самом же деле по прошествии шести месяцев ближайшие к нам звезды действительно слегка меняют свое положение по сравнению с более отдаленными звездами, по этот сдвиг настолько незначителен, что его можно заметить и измерить только с помощью телескопа. Невооруженным глазом ты его не увидишь. Это явление называется параллаксом.
Расстояние до ближайших звезд определяется именно так, при помощи измерения параллакса. Представь себе, что карандаш па изображенной сверху схеме — это одна из ближайших звезд, предметы вокруг тебя более отдаленные звезды, а твои глаза - это две разных точки наблюдения на орбите Земли вокруг Солнца. Проведя измерения с интервалом в шесть месяцев, астрономы тем самым проводят наблюдения из точек, находящихся па расстоянии 300 млн км одна от другой. Сдвиг в расположении звезд чем не менее очень незначителен. Скажем, звезда, находящаяся па расстоянии одного светового года от Земли, изменила бы свое угловое положение на шесть секунд (что такое угловая секунда, см. на с. 28). Это сравнимо с передвижением па 1 см маленькой монетки, находящейся от тебя в 10 км. А ноль даже ближайшая звезда удалена от пас более чем па четыре световых года, так что изменение в ее положении будет еще менее заметным, не говоря уже о более далеких звездах.
С помощью телескопов, расположенных па Земле, можно измерить расстояния до звезд вплоть до G0 световых лет. Спутник «Гиппарх», который находился па орбите, проходящей выше атмосферы, с 1989 по 1993 г. собрал такое огромное количество данных о расположении звезд, что это дало возможность вычислить расстояния до звезд, удаленных от пас па 200 световых лет.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Космическим летательным аппаратам, которые отправляют па другие планеты, приходится преодолевать огромные расстояния. Например, чтобы достичь Марса, космический корабль должен пролететь 450 млн км, несмотря на то что Марс каждые два года подходит к Земле ближе, чем па 100 млн км. Ученые, изучающие космос, делят путешествие па другую планету па три этапа. На первом этапе корабль должен вырваться из-под действия земного притяжения, для чего необходима скорость не менее 11 км/с. После этого космический корабчь выходит па эллиптическую орбиту вокруг Солнца, но которой он и летит к намеченной планете под действием одной лишь силы притяжения Солнца. Выбрав правильную орбиту, можно направить корабль к тем планетам, которые расположены ближе к Солнцу, чем Земля, или же к тем, что удалены от Солнца больше Земли. Такая стратегия позволяет сэкономить огромное количество горючего, по требует длительного времени месяцев в случае Марса и лет, если речь идет о других планетах.
Когда корабль, двигаясь но орбите вокруг Солнца, достигает точки, ближайшей к намеченной планете, включаются двигатели ракет, находящихся па борту корабля, и он идет па последнее сближение с планетой. При подходе к планете вступают в действие дополнительные двигатели для тою, чтобы скорость корабля уменьшилась и он вышел па орбиту вокруг планеты.
Если корабль направляется к планете более далекой, чем Маре, ученые иногда используют также и силу притяжения какой-нибудь другой планеты, чтобы придать кораблю дополнительное ускорение. Космический корабль сознательно направляется на сближение с другой планетой, чтобы набольшей скорости подтолкнуть его к цели. Такой прием был использован в программе «Галилей» при запуске корабля к Юпитеру: сначала корабль был направлен к Венере юм получения от нее гравитационного толчка, а затем пролетел мимо Земли, где получил дополнительное ускорение. Хотя в результате время путешествия к Юпитеру увеличилось па несколько лет, по зато для запуска была использована ракета значительно меньшей мощности.
Posted Авг 04, 2009 under Что изучает астрономия |
Спутники для наблюдения Земли часто запускаются на орбиту, проходящую на высоте нескольких сотен километров над Северным и Южным полюсами. Земля поворачивается вокруг своей оси под этой орбитой, так что каждый раз, как спутник облетает Землю, он делает съемки повой полосы, идущей с севера на юг. Через некоторое время на пленке оказывается запечатленной поверхность всего земного тара.
Еще один распространенный прием запустить спутник па круговую орбиту над экватором па высоте 36 000 км. По такой траектории спутник облетает Землю ровно за одни сутки, так что он всегда стоит над одним и тем же местом поверхности нашей планеты ведь он летит с той же скоростью, с какой вращается Земля. Такие орбиты называются геостационарными, или геосипхроп-пыми. Их использую] для телевизионной трансляции и для связи. На борту ТВ-спутников находятся небольшие ракетные двигатели, которые держат спутник точно в нужном месте над Землей.