Визначення відстані в астрономії зазвичай залежить від того, наскільки далеко знаходиться небесне тіло. Деякі методи можна застосовувати лише відносно близьких об'єктів, наприклад, сусідніх із нами планет. Інші – для більш віддалених, таких як зірки або навіть галактики. Однак ці способи, як правило, менш точні.
Як визначити відстань до об'єкту в космосі
Спосіб визначення відстані до сусідніх планет
У Сонячній системі це відносно просто: рух планет тут розраховується за законами Кеплера, і можна обчислити віддаленість прилеглих планет та астероїдів за допомогою радіолокаційних вимірів. Таким шляхом встановлювати відстань дуже легко.
Усередині Сонячної системи діють закони Кеплера
Як вимірюють відстань до зірок
Для відносно близьких до нас зірок можна визначати так званий паралакс. При цьому необхідно спостерігати, як змінюється положення зірки в результаті звернення Землі навколо нашого світила щодо зірок, набагато віддаленіших від нас. Залежно від точності виміру можливо досить точне і пряме визначення відстані.
Обчислення відстаней по паралаксу зірок
Якщо це не підходить, можна спробувати визначити тип зірки за спектром, щоб по справжній яскравості зробити висновок про віддаленість. Це вже непрямий метод, тому що потрібно робити про зірку певні припущення.
Вимірювання відстаней по спектру зірок
Якщо неможливо застосувати і цей метод, то вчені намагаються обійтися "шкалою відстаней". При цьому шукають зірки, яскравість яких відома за спостереженнями в нашій Галактиці. Такі об'єкти називаються "стандартні свічки". Ними служать, наприклад, зірки-цефеїди, яскравість яких періодично змінюється. Відповідно до теорії, швидкість цих змін залежить від максимальної яскравості зірки.
Обчислення відстаней за цефеїдами
Якщо такі цефеїди виявляють в іншій галактиці і можна спостерігати, як змінюється яскравість зірки, визначається її максимальна яскравість, а потім відстань від нас. Іншим прикладом стандартної свічки служить певний вид вибуху наднової, у якої, як вважають астрономи, завжди однакова максимальна яскравість.
Стандартною свічкою може бути вибух наднової
Проте, навіть цей метод має обмеження. Тоді астрономи використовують червоне зміщення у спектрах галактик.
Збільшення довжини хвилі світла, що виходить з галактики, надає йому на спектрі червоніший колір, названий червоним зміщенням
Виходячи з нього, можна розрахувати швидкість видалення галактики, яка безпосередньо пов'язана - згідно із законом Хаббла - з відстанню до цієї галактики від Землі.
Дуже цікава та пізнавальна інформація про те, яким чином можна визначити відстань до об'єкта на місцевості, користуючись лише власним окоміром. говорить, що при видаленні предмета в N разів далі, ніж він був від нас, вінзорово зменшується в N разів; і навпаки, у скільки разів наблизимо предмет, у стільки разів вінзорово збільшиться. Тобто. якщо взяти предмет, виміряти його фізичну довжину (нехай це буде палиця довжиною 1м), виміряти відстань до цього об'єкта (нехай буде 0,1 м), потім видалити цей об'єкт на відстань 4 м від того місця, де він знаходився, то візуально він стане менше у 4 рази! Все дуже просто. Знаючи цю залежність, біля можна досить точно визначати відстані до об'єкта, щоправда, треба зазначити його актуальний розмір. Але це не проблема, якщо йдеться про автомобіль або подібний добре знайомий предмет.Тепер ми, знаючи цю просту зворотну залежністьвідстані та величини об'єкта, спробуємо замахнутися на "основи основ" та порахуватизразкове відстань до найближчих зірок.
Скептики відразу скажуть, що ці оптичні закони можуть не працювати на космічних відстанях, тому спочатку почнемо з перевірки відомих фактів: Сонце більше за Місяць - у 400 разів. Відстань від Землі до Сонця також добре відома – близько 150 млн км. Т.к. у нас на небосхилі Сонце і Місяць зорово однакові (це чудово помітно при повному сонячному або місячному затемненні), то виходить, що Місяць має бути ближчим до нас, ніж Сонце в 400 разів. І це також підтверджується! Яндекс нам на допомогу: від Землі до Місяця 384 467 км! Перевіримо, чи формула залежності, для цього 150 млн км розділимо на 384467 і отримаємо 390 разів! Тобто. виходить, що небесна механіка абсолютно точно працює і чудово дотримується оптичного закону зворотної залежності видимого розміру об'єкта від відстані.
Тепер нам потрібно знайти гідний об'єкт вивчення. Звісно, це буде наше Сонце. По-перше, ми знаємо відстань до Сонця. По-друге, як нам кажуть вчені, наше Сонце є лише "пересічним" жовтим карликом і подібних зірок класу G2 на небосхилі величезна кількість - приблизно 10% від усіх зірок.та .
Тепер найважливіше: виходить, що якщо у нас на небосхилі є зірки (а вони там є), які, як стверджують вчені, приблизно рівні розмірам нашого Сонця - зараз відкинемо умовності, точні параметри нам не такі важливі, важливо те, що зірка за своїми розмірам приблизно така сама як Сонце - тобто. якщо ми знатимемо, у скільки разів Сонцезорово більше цієї зірки, ми зможемо порахувати реальну відстань до цієї зірки! Все просто! Повна аналогія з Місяцем та Сонцем.
Тепер беремо зірку, яка має (за запевненнями вчених) дуже близькі параметри до нашого Сонця: наприклад, 18 Скорпіона ( 18 Scorpii ) - одиночна у сузір'ї , яка знаходиться на відстані біля 45,7 від Землі. Об'єкт примітний тим, що за своїми характеристиками він дуже схожий .
Отже, “По зірка відноситься до категорії і є «двійником» : маса - 1,01 маси Сонця, радіус - 1,02 радіуса Сонця, світність - 1,05 світності Сонця”...
Поясню, ця зірка 18 Скорпіона можна розрізнити на небосхилі неозброєним поглядом. У будь-якому випадку, якщо вчені змогли описати зірку - мабуть за спектром - то й у нас не буде сумнівів - ця зірка "двійника" нашого Сонця.
Є ще багато зірок, які можна порівняти за розміром з нашим денним світилом. Наприклад, Альфа-Центавра, Дзета Сітки і т.д. Важливо зрозуміти головне: на небосхилі є багато видимих зірок, розміри яких за твердженнями астрономів близькі до розмірів Сонця.
Тепер, власне, сам уявний експеримент:
Ми повинні порівняти диск Сонця і диск зірки, яка, як ми знаємо за розмірами, є його близьким аналогом. У скільки разів диск Сонця більше зірки, стільки разів зірка далі, ніж сонце (перевірено Місяцем)!
Давайте візьмемо день, коли Сонце стоїть у зеніті (це його наше зорове сприйняття) і спробуємо "прикинути", у скільки разів сонце буде більше за свою "тезку" (яку видно тільки вночі).
Отже, припустимо, що на видимому диску Сонця в зеніті можна відкласти 1000 зірочок (від краю диска до іншого). Насправді може бути і більше, але припустимо, що т.к. Вікі стверджує, що абсолютна більшість зірок набагато менше Сонця, це означає, що серед яскравих нічних світил на нічному небі може бути досить багато "малюків", а це автоматично зменшує відстань до них - наприклад не в 1000 разів, а лише в 100 або ще менше!
Тепер порахуємо відстань до зірки. 150 млн * 1000. Отримаємо: 150 000 000 000 км. = 150 млрд. Км. Тепер давайте порахуємо, скільки потрібно світла, щоб подолати цю відстань. Адже нам говорять про мінімум світлові роки! Отже, знаємо, що швидкість світла - 300000 км/сек. Отже, ми просто поділимо 150 000 000 000 км на 300 000 км/сек і отримаємо час у секундах: 500000 сек. Це лише 5.787 звичайних днів! Тобто. світло від такої зірки до нас йтиме лише кілька днів...
Тепер давайте порахуємо скільки доведеться летіти на ракеті при швидкості, наприклад в 10 км/сек. Відповідь буде 15 мільярдів секунд. Якщо перекласти на роки, то це: 475.64 земних роки! Звичайно, цифра вражає, але це все одно не світловий рік! Це світловий тиждень максимум! Тобто. світло зірок, що ми бачимо на небі, щонайменше "свіже". Інакше ми бачили б чорне порожнє небо. Але, якщо ми його бачимо таки в зірках, значить зірки набагато ближчі. Якщо ж припустити, що на сонці поміститься не більше сотні зірок вздовж діаметра, то летіти до найближчої зірки лише близько 50 років!
Оцінка інформації
Записи на подібні теми
Нехтувати впливом вибухів наднових зірок.Наприклад, про зіткнення Землі ... тільки в тому, наскільки далекоу минулому відбулася остання...«волосата» або «кудлата» ( зірка). Тим часом це слово... не ввів...Так якеу наснині тисячоліття на...
Багато зірок набагато більше Сонця
Промені світла, що походять від зірок
Космонавти на орбіті
Перед сном я дуже люблю дивитися на красу зоряного неба. Здається, що там, нагорі - царство вічної тиші та спокою. Тільки простягни руку, і зірка в тебе в кишені. Наші пращури вважали, що зірки можуть впливати на нашу долю та наше майбутнє. Але на питання, що вони собою являють, відповість не кожен. Спробуємо розібратися.
Зірки є головним «населенням» галактик. Наприклад, лише у нашій галактиці їх сяє понад 200 мільярдів. Кожна зірка - це величезна розпечена газова куля, що світиться, як наше Сонце. Зірка світить, бо виділяє величезну кількість енергії. Ця енергія утворюється внаслідок ядерних реакцій за дуже високих температур.
Багато зірок набагато більше Сонця. А наша Земля - порошинка в порівнянні з Сонцем! Уяви собі, що Сонце – це футбольний м'яч, а наша планета Земля в порівнянні з ним маленька, як шпилькова головка! Чому ж ми бачимо Сонце таким невеликим? Все просто – тому що воно знаходиться дуже далеко від нас. А зірки виглядають дуже маленькими, бо перебувають
ще набагато далі. Наприклад, промінь світла летить найшвидше на світі. Він може облетіти навколо всієї Землі раніше, ніж ти встигнеш моргнути оком. Так от Сонце так далеко, що його промінь летить до нас 8 хвилин. А промені від інших найближчих зірок летять до нас цілих 4 роки! Світло від найдальших зірок летить до Землі мільйони років! Тепер стає зрозуміло, наскільки далекі від нас зірки.
Але якщо зірки - це Сонця, чому вони світять так слабо? Що далі зірка, то ширше розходяться її промені, і світло розсіюється по всьому небу. І доходить до нас лише крихітна порція цих променів.
Хоча зірки розсипані по всьому небосхилу, ми бачимо їх тільки вночі, а вдень на тлі яскравого розсіяного в повітрі сонячного світла вони не видно. Ми живемо на поверхні планети Земля і знаходимося начебто на дні повітряного океану, який постійно хвилюється і вирує, заломлюючи промені світла зірок. Через це вони здаються нам миготливими і тремтячими. Але космонавти на орбіті бачать зірки, як кольорові немиготі точки.
Світ цих небесних тіл дуже різноманітний. Бувають зірки-гіганти та надгіганти. Наприклад, діаметр зірки Альфа у 200 тисяч разів більший, ніж діаметр Сонця. Світло цієї зірки проходить відстань до Землі за 1200 років. Якби можна було облетіти літаком екватор гіганта, то для цього знадобилося б 80 тисяч років. Існують і зірки-карлики, які значно поступаються своїм розмірам Сонцю і навіть Землі. Речовина таких зірок відрізняється незвичайною щільністю. Так, один літр речовини. білого карликаКойпера важить близько 36 тисяч тонн. Сірник, виготовлений з такої речовини, важив би близько 6 тонн.
Придивись до зірок. І ти побачиш, що вони всі однакового кольору. Колір зірки залежить від температури їх поверхні - від кількох тисяч до десятків тисяч градусів. Зірки червоного кольору вважаються "холодними". Їхня температура «всього» близько 3-4 тисяч градусів. Температура поверхні Сонця, яке жовто-зеленого кольору, досягає 6 тисяч градусів. Білі та голубуваті зірки - найгарячіші, їх температура перевищує 10-12 тисяч градусів.
Це цікаво:
іноді можна спостерігати, як із неба падають зірки. Кажуть, що коли бачиш падаючу зірку, треба загадати бажання, і воно обов'язково здійсниться. Але те, що ми приймаємо за падаючі зірки, - це лише маленькі камені, що летять з космічного простору. Підлітаючи до нашої планети, такий камінь стикається з повітряною оболонкою і при цьому так розжарюється, що починає світитися, як зірочка. Незабаром «зірочка», не долетівши до Землі, згорає та гасне. Ці "космічні прибульці" називаються метеорами. Якщо частина метеора досягає поверхні, її називають метеоритом.
У деякі дні року метеори з'являються на небі набагато частіше, ніж зазвичай. Це явище називають метеорним потоком або кажуть, що йде «зірковий дощ».
При спостереженні за якоюсь зіркою з двох протилежних точок земної кулі практично неможливо помітити відмінності у напрямках на зірку. Зірки знаходяться від Землі набагато далі, ніж Місяць, планети, Сонце. Визначити відстань до найближчої до нас зірки вдалося російському вченому В. Я. Струве. Це було понад сто років тому. Для цього йому довелося спостерігати її не з кінців земного діаметра, а з кінців прямої лінії, яка у 23600 разів довша. Де ж він міг узяти таку пряму лінію, яка на земній кулі не може поміститися? Виявляється, ця лінія існує у природі. Це діаметр земної орбіти. За півроку земну кулюперенесе нас на другий бік від Сонця. Знаючи діаметр земної орбіти (а він удвічі більший за середню відстань до Сонця), вимірявши кути, під якими спостерігається зірка, можна обчислити відстань до неї.
Найближчі до нас зірки – Проксима Центавра та Альфа Центавра – знаходяться у 270 000 разів далі від Землі, ніж Сонце. Промінь світла від цих зірок доводиться летіти до Землі 4,5 роки.
Відстань до зірок величезні та вимірювати їх кілометрами незручно. Виходить дуже велика кількість кілометрів. І вчені запровадили більшу одиницю виміру: світловий рік. Це така відстань, яка світло проходить протягом одного року.
У скільки разів ця одиниця виміру більша за кілометр? 300000 км/с треба помножити на число секунд на рік. Отримаємо приблизно 10 трлн кілометрів. Отже, один світловий рік більший за один кілометр у 10 трильйонів разів (10 000 000 000 000).
Зірки можуть бути від нас на відстанях, рівних десяткам, сотням, тисячам світлових років і більше.
Вдень повітря так само прозоре, як і вночі, проте зірки не видно. Справа в тому, що вдень атмосфера розсіює сонячне світло. Спробуйте ввечері з освітленої кімнати подивитися на вулицю. Крізь шибку яскраві ліхтарі, розташовані зовні, видно досить добре, а слабо освітлені предмети розглянути майже неможливо. Але варто лише вимкнути світло.
Річка тихо і плавно тече рівниною, а на крутих урвищах прискорює свій рух. Потік глибоко врізається у ґрунт і утворює вузькі ущелини з крутими та високими стінами. Особливо швидко розмиває вода берега, що складаються з пухких порід. Якщо ж шлях річці перегороджують гори, вона або гине їх, або пробиває, створюючи глибокі ущелини і каньйони. Іноді…
Найчистіше і найглибше озеро - Байкал. Його довжина 620 км при ширині від 32 до 74 км. Глибина озера в найглибшому місці – тріщині Ольхон – дорівнює 1940 метрам. Об'єм прісної води в озері становить 2300 кубічних кілометрів. Африканською сестрою Байкалу називають географи озеро Таньганьіку. Воно виникло на території Східної Африки багато мільйонів.
Народна російська мудрість говорить: "Став будинок там, де вівці лягли". А в Китаї існує звичай не приступати до будівництва будинку, поки не переконаєшся в тому, що місце забудови вільне від "глибинних демонів". Саме тому більшість старовинних міст і сіл як у нас на Русі, так і в багатьох інших країнах розташовані дуже вдало. Хоча є, звичайно,…
Потреба вимірювати час виникла в людей вже у давнину. Перші календарі з'явилися багато тисяч років тому на зорі людської цивілізації. Люди навчилися вимірювати проміжки часу, зіставляти їх із явищами, які повторювалися періодично (зміна дня і ночі, зміна фаз Місяця, зміна пір року). Без використання одиниць виміру часу люди не могли жити, спілкуватися між собою.
У цьому сузір'ї дві яскраві зіркизнаходяться дуже близько одна від одної. Свою назву вони отримали на честь аргонавтів Діоскурів — Кастора та Поллукса — близнюків, синів 3евса, наймогутнішого з олімпійських богів, та Леди, легковажної земної красуні, братів Олени прекрасної — винуватці Троянської війни. Кастор славився як майстерний візник, а Поллукс як неперевершений кулачний.
Великий італієць Галілео Галілей (1564-1642), який багато зробив для розвитку математики, механіки, фізики, досяг разючих успіхів у вивченні небесних тіл. Він уславився як поруч астрономічних відкриттів, а й величезної сміливістю, з якою став на захист вчення Коперника, забороненого всесильною церквою. У 1609 році Галілей дізнався, що в Голландії з'явився прилад-далекоглядець (так перекладається з грецької мови).
Сонячне і місячне затемнення знайомі людині з давнини. Коли людина ще не знала, чому ці явища відбуваються, згасання Сонця серед білого дня викликало в нього панічний страх. Це справді таємниче та величне видовище. Яскраве Сонце сяє на синьому небілі і поступово сонячне світло починає слабшати. На правому краю Сонця з'являється збиток. Він повільно збільшується.
А що як і наша зірка — Сонце — раптом спалахне найновіша? Зникне сама і нас викреслить із Всесвіту назавжди? Як кажуть вчені, ця подія хоч і можлива, але ймовірність її дуже мала. Свою енергію зірка отримує, поступово перетворюючи водень на гелій, потім на більш важкі елементи (вуглець, кисень, неон та інші) за допомогою ланцюжка…
Найбільша планета носить ім'я верховного бога Олімпу. За обсягом Юпітер більше Землі у 1310 разів, а за масою – у 318 разів. На відстані від Сонця Юпітер на п'ятому місці, а по блиску він займає на небі четверте місце після Сонця, Місяця та Венери. У телескоп видно стиснуту біля полюсів планету з помітним рядом.
Більш ніж у шести тисячах світлових роках від поверхні Землі знаходиться нейтронна зірка, що швидко обертається — пульсар Чорна Вдова. Вона має компаньйона, коричневого карлика, якого вона постійно обробляє своїм потужним випромінюванням. Вони звертаються один навколо одного кожні 9 годин. Спостерігаючи за ними в телескоп з нашої планети, ви можете подумати, що цей смертельний танець вас не стосується, що ви є лише стороннім свідком цього «злочину». Однак, це не так. Обидва учасники цього дійства притягують вас до себе.
І ви теж їх притягуєте — на відстані трильйони кілометрів, за допомогою гравітації. Гравітація - це сила тяжіння між будь-якими двома об'єктами, що мають масу. Це означає, що будь-який об'єкт нашого Всесвіту притягує будь-який інший об'єкт, що знаходиться в ньому, і одночасно притягується до нього. Зірки, чорні дірки, люди, смартфони, атоми - все це перебуває у постійній взаємодії. То чому ми не відчуваємо цього тяжіння з мільярдів різних сторін?
Причини лише дві — маса та відстань. Рівняння, за допомогою якого можна вирахувати силу тяжіння між двома об'єктами, вперше було сформульовано Ісааком Ньютоном у 1687 році. Розуміння гравітації відтоді дещо еволюціонувало, але здебільшого класична теорія тяжіння Ньютона застосовна до обчислення її сили й сьогодні.
Виглядає ця формула так - щоб дізнатися силу тяжіння між двома об'єктами, треба масу одного помножити на масу іншого, результат помножити на гравітаційну постійну, і все це поділити на квадрат відстані між об'єктами. Все, як бачимо, досить просто. Можемо навіть трохи поекспериментувати. Якщо ви подвоїте масу одного об'єкта, сила тяжіння збільшиться вдвічі. Якщо ви «відсунете» об'єкти один від одного в ті ж двічі, сила тяжіння становитиме одну четверту від того, що була раніше.
Сила тяжіння між вами та Землею тягне вас у напрямку центру планети, і ви відчуваєте цю силу як свою вагу. Це значення дорівнює 800 Ньютонам, якщо ви стоїте на рівні моря. Але якщо ви поїдете до Мертвого моря, воно збільшиться на невелику частку відсотка. Якщо ж ви здійсните подвиг і заберетесь на вершину Евересту, значення знизиться - знову ж таки вкрай незначне.
Сила тяжіння Землі впливає на МКС, що знаходиться на висоті близько 400 кілометрів, практично з тією самою силою, що на поверхні планети. Якби ця станція була поставлена на велику нерухому колону, основу якої стояло б на Землі, то сила гравітації на ній становила б близько 90% від тієї, що ми відчуваємо. Астронавти перебувають у невагомості через ту просту причину, що МКС постійно падає на нашу планету. На щастя, станція при цьому рухається з тією швидкістю, яка дозволяє їй уникати зіткнення із Землею.
Летимо далі – на Місяць. Це вже 400 000 кілометрів від рідного будинку. Сила тяжіння Землі тут становить лише 0.03% від початкової. Зате повною мірою відчувається гравітація нашого супутника, яка у шість разів менша за звичну нам. Якщо ви вирішите полетіти ще далі, сила тяжіння Землі падатиме, але позбутися її остаточно не вдасться ніколи.
Коли ви знаходитесь на поверхні нашої планети, то відчуваєте тяжіння безлічі об'єктів - як дуже далеких, так і тих, що знаходяться в безпосередній близькості. Сонце, наприклад, притягує вас до себе з силою півньютону. Якщо ви знаходитесь на відстані декількох метрів від свого смартфона, то вас тягне до нього не тільки бажання перевірити отримані повідомлення, але й сила в кілька піконьютонів. Це приблизно дорівнює гравітаційному тяжінню між вами та галактикою Андромеди, що знаходиться на відстані 2.5 мільйона світлових років і має масу в трильйони разів більше, ніж у Сонця.
Якщо ж ви хочете зовсім позбавитися гравітації, то можете використовувати дуже хитрий прийом. Всі маси, що знаходяться навколо, постійно тягнуть нас до себе, але як вони поведуться, якщо ви прокопаєте дуже глибоку свердловину прямо до центру планети і спустіться туди, уникнувши якимось чином усіх небезпек, що можуть зустрітися на цьому довгому шляху? Якщо припустити, що всередині ідеально сферичної Землі є порожнина, то сила тяжіння до її стін буде однакова з усіх боків. І ваше тіло несподівано опиниться у невагомості, у підвішеному стані – рівно посередині цієї порожнини. Отже, ви можете не відчувати гравітацію Землі — але для цього треба виявитися рівно всередині неї. Це закони фізики, і нічого з ними не вдієш.
