Определение расстояния в астрономии зависит обычно от того, насколько далеко находится небесное тело. Некоторые методы можно применять лишь для относительно близких объектов, например, соседних с нами планет. Другие - для более удаленных, таких как звёзды или даже галактики. Однако эти способы, как правило, менее точны.
Как определить расстояние до объекта в космосе
Способ определения расстояния до соседних планет
В Солнечной системе это относительно просто: движение планет здесь рассчитывается по законам Кеплера, и можно вычислить удаленность близлежащих планет и астероидов с помощью радиолокационных измерений. Таким путём устанавливать расстояние весьма легко.
Внутри Солнечной системы действуют законы Кеплера
Как измеряют расстояние до звезд
Для относительно близких к нам звезд можно определять так называемый параллакс. При этом необходимо наблюдать, как изменяется положение звезды в результате обращения Земли вокруг нашего светила относительно звезд, гораздо более удаленных от нас. В зависимости от точности измерения возможно довольно точное и прямое определение расстояние.
Вычисление расстояний по параллаксу звезд
Если это не подходит, можно попытаться определить тип звезды по спектру, чтобы по истинной яркости сделать вывод об удаленности. Это уже косвенный метод, так как нужно делать о звезде определенные предположения.
Измерение расстояний по спектру звезд
Если невозможно применить и этот метод, то ученые пытаются обойтись"шкалой расстояний". При этом ищут звезды, яркость которых точно известна по наблюдениям в нашей Галактике. Такие объекты называются "стандартные свечи". Ими служат, например, звезды-цефеиды, чьи яркость периодически изменяется. Согласно теории, скорость этих изменений зависит от максимальной яркости звезды.
Вычисление расстояний по цефеидам
Если такие цефеиды обнаруживают в другой галактике и можно наблюдать, как меняется яркость звезды, то определяется её максимальная яркость, а затем расстояние от нас. Другим примером стандартной свечи служит определенный вид взрыва сверхновой, у которой, как считают астрономы, всегда одинаковая максимальная яркость.
Стандартной свечой может быть взрыв сверхновой
Тем не менее, даже этот метод имеет свои ограничения. Тогда астрономы используют красное смещение в спектрах галактик.
Увеличение длины волны света, исходящего из галактики, придает ему на спектре более красный цвет, названный красным смещением
Исходя из него, может быть рассчитана скорость удаления галактики, которая непосредственно связана - согласно закону Хаббла - с расстоянием до этой галактики от Земли.
". Очень интересная и познавательная информация о том, каким образом можно определить расстояние до объекта на местности пользуясь только собственным глазомером. Всего описывается несколько способов определения расстояний на местности, но для нашей темы измерения расстояний до звезд нам важен всего лишь один из выводов, который гласит, что при удалении предмета в N раз дальше, чем он был от нас, он зрительно уменьшается в N раз; и наоборот, во сколько раз приблизим предмет, во столько раз он зрительно увеличится. Т.е. если взять предмет, измерить его физическую длину (пусть это будет палка длиной 1м), измерить расстояние до этого объекта (пусть будет 0,1 м), потом удалить этот объект на расстояние 4 м от того места, где он находился, то зрительно он станет меньше в 4 раза! Все очень просто. Зная эту зависимость, на местности можно довольно точно определять расстояния до объекта, правда, нужно знать его актуальный размер. Но это не проблема, если речь идет об автомобиле или подобном хорошо знакомом предмете.Теперь мы, зная эту простую обратную зависимость расстояния и величины объекта , попробуем замахнуться на “основы основ” и посчитать примерное расстояние до ближайших звезд.
Скептики сразу скажут, что эти оптические законы могут не работать на космических расстояниях, поэтому сначала начнем с проверки известных фактов: Солнце больше Луны - в 400 раз. Расстояние от Земли до Солнца также хорошо известно - около 150 млн км. Т.к. у нас на небосклоне Солнце и Луна зрительно одинаковы (это прекрасно заметно при полном солнечном или лунном затмении), то получается, что Луна должна быть ближе к нам, чем Солнце в 400 раз. И это также подтверждается! Яндекс нам в помощь: от Земли до Луны 384 467 км! Проверим, работает ли формула зависимости, для этого 150 млн км разделим на 384467 и получим 390 раз! Т.е. получается, что небесная механика абсолютно точно работает и прекрасно соблюдается оптический закон обратной зависимости видимого размера объекта от расстояния.
Теперь нам нужно найти достойный объект для изучения. Конечно, это будет наше Солнце. Во-первых, мы знаем расстояние до Солнца. Во-вторых, как нам говорят ученые, наше Солнце является всего лишь “заурядным” желтым карликом и подобных звезд класса G2 на небосклоне огромное количество - примерно 10% от всех звезд. и .
Теперь самое важное: получается, что если у нас на небосклоне есть звезды (а они там есть), которые, как утверждают ученые примерно равны размерам нашего Солнца - сейчас отбросим условности, точные параметры нам не так важны, важно то, что звезда по своим размерам примерно такая же как Солнце - т.е. если мы будем знать, во сколько раз Солнце зрительно больше этой звезды, мы сможем посчитать реальное расстояние до этой звезды! Все просто! Полная аналогия с Луной и Солнцем.
Теперь берем звезду, которая имеет (по уверениям ученых) очень близкие параметры к нашему Солнцу: например, 18 Скорпиона ( 18 Scorpii ) - одиночная в созвездии , которая находится на расстоянии около 45,7 от Земли. Объект примечателен тем, что по своим характеристикам он очень похож на .
Итак, “По звезда относится к категории и является «двойником» : масса - 1,01 массы Солнца, радиус - 1,02 радиуса Солнца, светимость - 1,05 светимости Солнца”...
Поясню, эта звезду 18 Скорпиона можно различить на небосклоне невооруженным взглядом. В любом случае, если ученые смогли описать звезду - видимо по спектру - то и у нас не будет сомнений - эта звезда “двойник” нашего Солнца.
Есть еще много звезд, которые сравнимы по размеру с нашим дневным светилом. Например, Альфа-центавра, Дзета Сетки и т.д. Важно понять главное: на небосклоне есть много видимых звезд, размеры которых по утверждениям астрономов являются близкими к размерам Солнца.
Теперь, собственно, сам мысленный эксперимент:
Мы должны сравнить диск Солнца и диск звезды, которая как мы знаем по размерам является его близким аналогом. Во сколько раз диск Солнца больше звезды, во столько раз звезда дальше, чем солнце (проверено Луной)!
Давайте возьмем день, когда Солнце стоит в зените (это его наше зрительное восприятие) и попытаемся “прикинуть”, во сколько раз солнце будет больше своей "тезки" (которую видно только ночью).
Итак, предположим, что на видимом диске Солнца в зените можно отложить 1000 звездочек (от одного края диска до другого). На самом деле может быть и больше, но предположу, что т.к. Вики утверждает, что абсолютное большинство звезд гораздо меньше Солнца, это значит, что среди ярких ночных светил на ночном небе может быть довольно много “малышей”, а это автоматически уменьшает расстояние до них - например не в 1000 раз, а всего лишь в 100 или еще меньше!
Теперь посчитаем расстояние до звезды. 150 млн* 1000. Получим: 150.000.000.000 км. =150 млрд. км. Теперь давайте посчитаем, сколько потребуется свету, чтобы преодолеть это расстояние. Ведь нам говорят о минимум световых годах!!! Итак, мы знаем, что скорость света - 300000 км/сек. Значит, мы просто поделим 150.000.000.000 км на 300000 км/сек и получим время в секундах: 500000 сек. Это всего лишь 5.787 обычных дней! Т.е. свет от такой звезды до нас будет идти всего лишь несколько дней...
Теперь давайте посчитаем, сколько придется лететь на ракете при скорости, например в 10 км/сек. Ответ будет 15 млрд секунд. Если перевести в года, то это: 475.64 земных года! Конечно, цифра поражает, но это все равно не световой год! Это световая неделя максимум! Т.е. свет звезд, что мы видим на небе, самый что ни на есть "свежий". Иначе мы бы видели черное пустое небо. Но, если мы его видим все-таки в звездах, значит звезды намного ближе. Если же предположить, что на солнце поместится никак не больше сотни звезд вдоль диаметра, то лететь до ближайшей звезды всего лишь около 50 лет!
Оценка информации
Записи на схожие темы
Пренебречь воздействием взрывов сверхновых звезд .Например, о столкновениях Земли...лишь в том, насколько далеко в прошлом произошла последняя...«волосатая» или «лохматая» (звезда ). Между тем, это слово... не ввел…Так какое у нас нынче тысячелетье на...
Многие звёзды гораздо больше Солнца
Лучи света, исходящие от звёзд
Космонавты на орбите
Перед сном я очень люблю смотреть на красоту звёздного неба. Кажется, что там, наверху - царство вечной тишины и покоя. Только руку протяни, и звезда у тебя в кармане. Наши предки полагали, что звёзды могут влиять на нашу судьбу и наше будущее. Но вот на вопрос, что они собой представляют, ответит не каждый. Попробуем разобраться.
Звёзды являются основным «населением» галактик. Например, только в нашей галактике их сияет более 200 миллиардов. Каждая звезда - это огромный раскалённый светящийся газовый шар, как наше Солнце. Звезда светит, потому что выделяет колоссальное количество энергии. Эта энергия образуется в результате ядерных реакций при очень высоких температурах.
Многие из звёзд гораздо больше Солнца. А наша Земля - пылинка по сравнению с Солнцем! Представь себе, что Солнце - это футбольный мяч, а наша планета Земля по сравнению с ним маленькая, как булавочная головка! Почему же мы видим Солнце таким небольшим? Всё просто - потому что оно находится очень далеко от нас. А звёзды выглядят очень маленькими, потому что находятся
ещё гораздо-гораздо дальше. Например, луч света летит быстрее всего на свете. Он может облететь вокруг всей Земли раньше, чем ты успеешь моргнуть глазом. Так вот, Солнце так далеко, что его луч летит до нас 8 минут. А лучи от других самых близких звёзд летят к нам целых 4 года! Свет от самых дальних звёзд летит к Земле миллионы лет! Теперь становится понятно, как далеки от нас звёзды.
Но если звёзды - это Солнца, то почему они светят так слабо? Чем дальше звезда, тем шире расходятся её лучи, и свет рассеивается по всему небу. И доходит до нас только крошечная порция этих лучей.
Хотя звёзды рассыпаны по всему небосводу, мы видим их только ночью, а днём на фоне яркого рассеянного в воздухе солнечного света они не видны. Мы живём на поверхности планеты Земля и находимся как будто на дне воздушного океана, который постоянно волнуется и бурлит, преломляя лучи света звёзд. Из-за этого они кажутся нам мигающими и дрожащими. Но космонавты на орбите видят звёзды, как цветные немигающие точки.
Мир этих небесных тел очень разнообразен. Бывают звёзды-гиганты и сверхгиганты. Например, диаметр звезды Альфа в 200 тысяч раз больше, чем диаметр Солнца. Свет этой звезды проходит расстояние до Земли за 1200 лет. Если бы можно было облететь на самолете экватор гиганта, то для этого потребовалось бы 80 тысяч лет. Существуют и звёзды-карлики, которые значительно уступают по своим размерам Солнцу и даже Земле. Вещество таких звёзд отличается необыкновенной плотностью. Так, один литр вещества «белого карлика» Койпера весит около 36 тысяч тонн. Спичка, сделанная из такого вещества, весила бы около 6 тонн.
Присмотрись к звёздам. И ты увидишь, что не все они одинакового цвета. Цвет звезды зависит от температуры на их поверхности - от нескольких тысяч до десятков тысяч градусов. Звёзды красного цвета считаются «холодными». Их температура «всего» около 3-4 тысяч градусов. Температура поверхности Солнца, которое жёлто-зелёного цвета, достигает 6 тысяч градусов. Белые и голубоватые звёзды - самые горячие, их температура превосходит 10-12 тысяч градусов.
Это интересно:
иногда можно наблюдать, как с неба падают звёзды. Говорят, что когда видишь падающую звезду, надо загадать желание, и оно обязательно исполнится. Но то, что мы принимаем за падающие звёзды, - это всего-навсего маленькие камни, летящие из космического пространства. Подлетая к нашей планете, такой камень сталкивается с воздушной оболочкой и при этом так сильно раскаляется, что начинает светиться, как звёздочка. Вскоре «звёздочка», не долетев до Земли, сгорает и гаснет. Эти «космические пришельцы» называются метеорами. Если часть метеора достигает поверхности, то её называют метеоритом.
В некоторые дни года метеоры появляются на небе гораздо чаще, чем обычно. Это явление называют метеорным потоком или говорят, что идёт «звёздный дождь».
При наблюдении за какой-нибудь звездой с двух противоположных точек земного шара практически невозможно заметить различия в направлениях на звезду. Звезды находятся от Земли во много раз дальше, чем Луна, планеты, Солнце. Определить расстояние до ближайшей к нам звезды удалось русскому ученому В. Я. Струве. Это было более ста лет назад. Для этого ему пришлось наблюдать ее не с концов земного диаметра, а с концов прямой линии, которая в 23600 раз длиннее. Где же он мог взять такую прямую линию, которая на земном шаре не может уместиться? Оказывается, эта линия существует в природе. Это диаметр земной орбиты. За полгода земной шар перенесет нас на другую сторону от Солнца. Зная диаметр земной орбиты (а он вдвое больше среднего расстояния до Солнца), измерив углы, под которыми наблюдается звезда, можно вычислить расстояние до нее.
Самые близкие к нам звезды — Проксима Центавра и Альфа Центавра — находятся в 270 000 раз дальше от Земли, чем Солнце. Лучу света от этих звезд приходится лететь до Земли 4,5 года.
Расстояния до звезд огромны и измерять их километрами неудобно. Получается слишком большое число километров. И ученые ввели более крупную единицу измерения: световой год. Это такое расстояние, которое свет проходит в течение одного года.
Во сколько раз эта единица измерения больше, чем километр? 300000 км/с надо умножить на число секунд в году. Получим приблизительно 10 триллионов километров. Значит, один световой год больше одного километра в 10 триллионов раз (10 000 000 000 000).
Звезды могут находиться от нас на расстояниях, равных десяткам, сотням, тысячам световых лет и более.
Днем воздух так же прозрачен, как и ночью, однако звезды не видны. Все дело в том, что в дневное время атмосфера рассеивает солнечный свет. Попробуйте вечером из хорошо освещенной комнаты посмотреть на улицу. Сквозь оконное стекло яркие фонари, расположенные снаружи, видны достаточно хорошо, а слабо освещенные предметы разглядеть почти невозможно. Но стоит только выключить свет…
Река тихо и плавно течет по равнине, а на крутых обрывах ускоряет свое движение. Поток глубоко врезается в почву и образует узкие ущелья с крутыми и высокими стенами. Особенно быстро размывает вода берега, состоящие из рыхлых пород. Если же путь реке преграждают горы, она или огибает их, или пробивает, создавая глубокие ущелья и каньоны. Иногда…
Самое чистое и глубокое озеро — Байкал. Его длина 620 километров при ширине от 32 до 74 километров. Глубина озера в самом глубоком месте — трещине Ольхон — равна 1940 метрам. Объем пресной воды в озере составляет 2300 кубических километров. Африканской сестрой Байкала называют географы озеро Таньганьику. Оно возникло на территории Восточной Африки много миллионов…
Народная русская мудрость гласит: “Ставь дом там, где овцы легли”. А в Китае существует обычай не приступать к строительству дома, пока не убедишься в том, что место застройки свободно от “глубинных демонов”. Именно поэтому большинство старинных городов и сел как у нас на Руси, так во многих других странах, расположены очень удачно. Хотя есть, конечно,…
Потребность измерять время возникла у людей уже в глубокой древности. Первые календари появились много тысяч лет назад на заре человеческой цивилизации. Люди научились измерять промежутки времени, сопоставлять их с явлениями, которые повторялись периодически (смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времен года). Без использования единиц измерения времени люди не могли жить, общаться между собой,…
В этом созвездии две яркие звезды находятся очень близко одна от другой. Свое название они получили в честь аргонавтов Диоскуров — Кастора и Поллукса — близнецов, сыновей 3евса, самого могущественного из олимпийских богов, и Леды, легкомысленной земной красавицы, братьев Елены прекрасной — виновницы Троянской войны. Кастор славился как искусный возничий, а Поллукс как непревзойденный кулачный…
Великий итальянец Галилео Галилей (1564—1642), много сделавший для развития математики, механики, физики, достиг поразительных успехов в изучении небесных тел. Он прославился не только рядом астрономических открытий, но и огромной смелостью, с которой он встал на защиту учения Коперника, запрещенного всесильной церковью. В 1609 году Галилей узнал, что в Голландии появился прибор-дальновидец (так переводится с греческого…
Солнечное и лунное затмения знакомы человеку с глубокой древности. Когда человек еще не знал, отчего происходят эти явления, угасание Солнца средь бела дня вызывало у него панический страх. Это действительно таинственное и величественное зрелище. Яркое Солнце сияет на синем небел и постепенно солнечный свет начинает ослабевать. На правом краю Солнца появляется ущерб. Он медленно увеличивается,…
А что если и наша звезда — Солнце — вдруг вспыхнет сверхновой? Исчезнет сама и нас вычеркнет из Вселенной навсегда? Как говорят ученые, это событие хотя и возможно, но вероятность его очень мала. Свою энергию звезда получает, постепенно превращая водород в гелий, затем в более тяжелые элементы (углерод, кислород, неон и другие) с помощью цепочки…
Самая крупная планета носит имя верховного бога Олимпа. По объему Юпитер больше Земли в 1310 раз, а по массе — в 318 раз. По расстоянию от Солнца Юпитер на пятом месте, а по блеску он занимает на небе четвертое место после Солнца, Луны и Венеры. В телескоп видна сжатая у полюсов планета с заметным рядом…
Более чем в шести тысячах световых годах от поверхности Земли находится быстро вращающаяся нейтронная звезда — пульсар Чёрная Вдова. У неё есть компаньон, коричневый карлик, которого она постоянно обрабатывает своим мощным излучением. Они обращаются друг вокруг друга каждые 9 часов. Наблюдая за ними в телескоп с нашей планеты, вы можете подумать, что этот смертельный танец никак вас не касается, что вы являетесь лишь сторонним свидетелем этого «преступления». Однако это не так. Оба участника этого действа притягивают вас к себе.
И вы тоже их притягиваете — на расстоянии в триллионы километров, с помощью гравитации. Гравитация — это сила притяжения между любыми двумя объектами, имеющими массу. Это значит, что любой объект нашей Вселенной притягивает любой другой объект, находящийся в ней, и одновременно притягивается к нему. Звёзды, чёрные дыры, люди, смартфоны, атомы — всё это находится в постоянном взаимодействии. Так почему же мы не чувствуем этого притяжения с миллиардов разных сторон?
Причины всего две — масса и расстояние. Уравнение, с помощью которого можно вычислить силу притяжения между двумя объектами, впервые было сформулировано Исааком Ньютоном в 1687 году. Понимание гравитации с тех пор несколько эволюционировало, но в большинстве случаев классическая теория тяготения Ньютона применима для вычисления её силы и сегодня.
Выглядит эта формула так — чтобы узнать силу притяжения между двумя объектами, надо массу одного умножить на массу другого, получившийся результат умножить на гравитационную постоянную, и всё это поделить на квадрат расстояния между объектами. Всё, как видим, довольно несложно. Можем даже немного поэкспериментировать. Если вы удвоите массу одного объекта, сила притяжения увеличится в два раза. Если вы «отодвинете» объекты друг от друга в те же два раза, сила притяжения составит одну четвёртую от того, что была раньше.
Сила притяжения между вами и Землёй тянет вас в направлении центра планеты, и вы ощущаете эту силу, как свой вес. Это значение равно 800 ньютонам, если вы стоите на уровне моря. Но если вы поедете к Мёртвому морю, оно увеличится на небольшую долю процента. Если же вы совершите подвиг и заберётесь на вершину Эвереста, значение снизится — опять-таки крайне незначительно.
Сила притяжения Земли воздействует на МКС, находящуюся на высоте около 400 километров, практически с той же силой, что на поверхности планеты. Если бы эта станция была водружена на огромную неподвижную колонну, основание которой стояло бы на Земле, то сила гравитации на ней составляла бы около 90% от той, что ощущаем мы. Астронавты находятся в невесомости по той простой причине, что МКС постоянно падает на нашу планету. К счастью, станция при этом движется с той скоростью, которая позволяет ей избегать столкновения с Землёй.
Летим дальше — на Луну. Это уже 400000 километров от родного дома. Сила притяжения Земли здесь составляет всего 0.03% от изначальной. Зато в полной мере ощущается гравитация нашего спутника, которая в шесть раз меньше привычной нам. Если вы решите полететь ещё дальше, сила притяжения Земли будет падать, но избавиться от неё окончательно не удастся никогда.
Когда вы находитесь на поверхности нашей планеты, то ощущаете притяжение великого множества объектов — как очень далёких, так и находящихся в непосредственной близости. Солнце, например, притягивает вас к себе с силой пол-ньютона. Если вы находитесь на расстоянии нескольких метров от своего смартфона, то вас тянет к нему не только желание проверить полученные сообщения, но и сила в несколько пиконьютонов. Это приблизительно равно гравитационному притяжению между вами и галактикой Андромеды, находящейся на расстоянии 2.5 миллиона световых лет и имеющей массу в триллионы раз больше, чем у Солнца.
Если же вы хотите совсем избавиться от гравитации, то можете использовать очень хитрый приём. Все массы, что находятся вокруг, постоянно тянут нас к себе, но как они поведут себя, если вы пророете очень глубокую скважину прямо к центру планеты и спуститесь туда, избежав каким-то образом всех опасностей, что могут встретиться на этом длинном пути? Если представить, что внутри идеально сферической Земли есть полость, то сила притяжения к её стенкам будет одинакова со всех сторон. И ваше тело неожиданно окажется в невесомости, в подвешенном состоянии — ровно посередине этой полости. Так что вы можете не чувствовать гравитацию Земли — но для этого надо оказаться ровно внутри неё. Это законы физики, и ничего с ними не поделаешь.
