Земля вместе с планетами крутится вокруг солнца и это знают почти все люди на Земле. Про то, что Солнце при этом вертится вокруг центра нашей галактики "Млечный путь", знает уже гораздо меньшее число жителей планеты. Но и это не все. Наша галактика при этом вертится вокруг центра вселенной. Давайте узнаем про это и посмотрим интересные видео-кадры.

Оказывается, Солнечная система движется вся целиком вместе с Солнцем через местное межзвёздное облако (неизменяемая плоскость остается параллельной самой себе) со скоростью 25 км/с. Движение это направлено почти перпендикулярно к неизменяемой плоскости.

Быть может, здесь нужно искать объяснения подмеченных различий в строении северного и южного полушарий Солнца, полос и пятен обоих полушарий Юпитера. Во всяком случае, это движение определяет возможные встречи Солнечной системы с веществом, рассеянным в том или другом виде в межзвёздном пространстве. Действительное движение планет в пространстве происходит по вытянутым винтовым линиям (так, «ход» винта орбиты Юпитера в 12 раз больше её диаметра).

За 226 млн лет (галактический год) Солнечная система делает полный оборот вокруг центра галактики, двигаясь по почти круговой траектории со скоростью 220 км/с.

Наше Солнце входит в состав огромной звездной системы, которая называется Галактикой (еще ее называют Млечный Путь). Наша Галактика имеет форму диска, похожего на две сложенные краями тарелки. В центре его находится округлое ядро Галактики.

Наша Галактика - вид сбоку

Если посмотреть на нашу Галактику сверху, то она выглядит, как спираль, в которой звездное вещество сосредоточено, в основном, в ее ветвях, называемых галактическими рукавами. Рукава находятся в плоскости диска Галактики.

Наша Галактика - вид сверху

Наша Галактика содержит более 100 миллиардов звезд. Диаметр диска Галактики - около 30 тысяч парсек (100 000 световых лет), а толщина - около 1000 световых лет.

Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики, подобно тому, как планеты в Солнечной системе обращаются вокруг Солнца. Вращение Галактики происходит по часовой стрелке, если смотреть на Галактику со стороны ее северного полюса (находящегося в созвездии Волосы Вероники). Скорость вращения диска не одинакова на различных расстояниях от центра: она убывает по мере удаления от него.

Чем ближе к центру Галактики - тем выше плотность звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной.

Однако Солнце находится очень далеко от центра Галактики, можно сказать - на ее окраине, на расстоянии около 26 тыс. световых лет (8,5 тысяч парсек), вблизи плоскости галактики. Оно расположено в рукаве Ориона, соединенном с двумя более крупными рукавами - внутренним рукавом Стрельца и внешним Рукавом Персея.

Солнце движется со скоростью около 220-250 километров в секунду вокруг центра Галактики и делает полный оборот вокруг ее центра, по разным оценкам, за 220-250 миллионов лет. За время своего существования Период обращения Солнца вместе с окрестными звездами около центра нашей звездной системы называют галактическим годом. Но нужно понимать, что общего периода для Галактики нет, так как она вращается не как твердое тело. Солнце за время своего существования облетело Галактику примерно 30 раз.

Обращение Солнца вокруг центра Галактики носит колебательный характер: каждые 33 миллиона лет оно пересекает галактический экватор, затем поднимается над его плоскостью на высоту в 230 световых лет и снова опускается вниз, к экватору.

Интересно, что Солнце делает полный оборот вокруг центра Галактики в точности за то же время, что и спиральные рукава. В результате Солнце не пересекает области активного звездообразования, в которых часто вспыхивают сверхновые - источники губительного для жизни излучения. То есть оно находится в секторе Галактики, максимально благоприятном для зарождения и поддержания жизни.

Солнечная система движется сквозь межзвездную среду нашей Галактики значительно медленнее, чем считалось ранее, и на ее передней границе не формируется ударная волна. Это установили астрономы, анализировавшие данные, собранные зондом IBEX, передаетРИА «Новости» .

«Можно сказать почти определенно, что перед гелиосферой (пузырем, ограничивающим Солнечную систему от межзвездной среды) нет ударной волны, и что ее взаимодействие с межзвездной средой значительно слабее и больше зависит от магнитных полей, чем считалось раньше», - пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Science.
Исследовательский космический аппарат NASA IBEX (Interstellar Boundary Explorer), запущенный в июне 2008 года, предназначен для исследования границы Солнечной системы и межзвездного пространства - гелиосферы, расположенной на расстоянии примерно 16 миллиардов километров от Солнца.

На этом расстоянии поток заряженных частиц солнечного ветра и сила магнитного поля Солнца ослабевают настолько, что больше не могут преодолеть давление разряженного межзвездного вещества и ионизованного газа. В результате образуется «пузырь» гелиосферы, внутри заполненный солнечным ветром, а снаружи окруженный межзвездным газом.

Магнитное поле Солнца отклоняет траекторию заряженных межзвездных частиц, но никак не влияет на нейтральные атомы водорода, кислорода и гелия, которые свободно проникают в центральные области Солнечной системы. Детекторы спутника IBEX «ловят» такие нейтральные атомы. Их изучение позволяет астрономам делать выводы об особенностях пограничной зоны Солнечной системы.

Группа ученых из США, Германии, Польши и России представила новый анализ данных спутника IBEX, согласно которым скорость движения Солнечной системы оказалась ниже, чем считалось ранее. При этом, как свидетельствуют новые данные, в передней части гелиосферы не возникает ударная волна.

«Звуковой удар, который возникает, когда реактивный самолет преодолевает звуковой барьер, может служить земным примером для ударной волны. Когда самолет достигает сверхзвуковой скорости, воздух перед ним не может уйти с его пути достаточно быстро, в результате возникает ударная волна», - поясняет ведущий автор исследования Дэвид Маккомас (David McComas), слова которого приводятся в пресс-релизе Юго-Западного исследовательского института (США).

Около четверти века ученые считали, что гелиосфера двигается сквозь межзвездное пространство со скоростью достаточно высокой, чтобы перед ней формировалась такая ударная волна. Однако новые данные IBEX показали, что на самом деле Солнечная система движется сквозь местное облако межзвездного газа с скоростью 23,25 километра в секунду, что на 3,13 километра в секунду меньше, чем считалось ранее. И эта скорость ниже того предела, при котором возникает ударная волна.

«Хотя ударная волна существует перед пузырями, окружающими многие другие звезды, мы выяснили, что взаимодействие нашего Солнца с окружающей средой не достигает того порога, при котором образуется ударная волна», - сказал Маккомас.

Ранее зонд IBEX занимался картографированием границы гелиосферы и обнаружил на гелиосфере загадочную полосу с повышенными потоками энергичных частиц, которая опоясывал «пузырь» гелиосферы. Также с помощью IBEX установили, что скорость движения Солнечной системы за последние 15 лет по необъяснимым причинам снизилась более чем на 10%.

Вселенная крутится, как юла. Астрономы обнаружили следы вращения мироздания.

До сих пор большинство исследователей склонялось к мнению, что наше мироздание статично. Или если и движется, то чуть-чуть. Каково же было удивление команды ученых из Мичиганского университета (США) во главе с профессором Майклом Лонго, когда они обнаружили в космосе явные следы вращения нашего мироздания. Выходит, с самого начала, еще при Большом взрыве, когда только рождалась Вселенная, она уже вращалась. Как будто кто-то запустил ее, как юлу. И она до сих пор крутится-вертится.

Исследования велись в рамках международного проекта «Цифровой обзор неба Слоана» (Sloan Digital Sky Survey). И этот феномен ученые обнаружили, каталогизировав направление вращения около 16 000 спиральных галактик со стороны северного полюса Млечного Пути. Вначале ученые пытались найти доказательства того, что Вселенная обладает свойствами зеркальной симметрии. В таком случае, рассуждали они, количество галактик, которые вращаются по часовой стрелке, и тех, что «закручены» в противоположном направлении, было бы одинаковым, сообщает pravda.ru.

Но оказалось, что по направлению к северному полюсу Млечного пути среди спиральных галактик преобладает вращение против часовой стрелки, то есть они ориентированы в правую сторону. Эта тенденция просматривается даже на расстоянии более 600 миллионов световых лет.

Нарушение симметрии небольшое, всего около семи процентов, но вероятность того, что это такая космическая случайность - где-то около одной миллионной, - прокомментировал профессор Лонго. - Полученные нами результаты очень важны, поскольку они, похоже, противоречат практически всеобщему представлению о том, что если взять достаточно большой масштаб, то Вселенная будет изотропной, то есть не будет иметь выраженного направления.

По словам специалистов, симметричная и изотропная Вселенная должна была возникнуть из сферически симметричного взрыва, который по форме должен был напоминать баскетбольный мяч. Однако, если бы при рождении Вселенная вращалась вокруг своей оси в определенном направлении, то галактики сохранили бы это направление вращения. Но, раз они вращаются в разных направлениях, следовательно, и Большой взрыв имел разностороннюю направленность. Тем не менее, скорее всего, Вселенная до сих пор продолжает вращаться.

В общем-то, астрофизики и раньше догадывались о нарушении симметрии и изотропности. Их догадки были основаны на наблюдениях других гигантских аномалий. К ним относятся следы космических струн - невероятно протяженные дефекты пространства-времени нулевой толщины, гипотетически родившиеся в первые мгновения после Большого взрыва. Появлении «синяков» на теле Вселенной - так называемых отпечатков от прошлых ее столкновений с другими вселенными. А также движение «Темного потока» - огромных размеров поток галактических кластеров, несущихся на огромной скорости в одном направлении.

Вы сидите, стоите или лежите, читая эту статью, и не ощущаете, что Земля вращается вокруг своей оси с бешеной скоростью - примерно 1 700 км/ч на экваторе. Однако скорость вращения не кажется такой уж быстрой, если перевести ее в км/с. Получится 0,5 км/с - едва заметная вспышка на радаре, в сравнении с другими окружающими нас скоростями.

Так же, как и другие планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца. И чтобы удерживаться на своей орбите, она двигается со скоростью 30 км/с. Венера и Меркурий, находящиеся ближе к Солнцу, двигаются быстрее, Марс, орбита которого проходит за орбитой Земли, движется намного медленнее нее.

Но даже Солнце не стоит на одном месте. Наша галактика Млечный Путь - огромная, массивная и тоже подвижная! Все звезды, планеты, газовые облака, частицы пыли, черные дыры, темная материя - все это движется относительно общего центра масс.

По предположениям ученых, Солнце находится на расстоянии 25 000 световых лет от центра нашей галактики и двигается по эллиптической орбите, совершая полный оборот каждые 220–250 млн лет. Получается, что скорость Солнца - около 200–220 км/с, что в сотни раз выше скорости движения Земли вокруг оси и в десятки раз выше скорости ее движения вокруг Солнца. Вот так выглядит движение нашей Солнечной системы.

Стационарна ли галактика? Снова нет. Гигантские космические объекты обладают большой массой, а следовательно, создают сильные гравитационные поля. Дайте Вселенной немного времени (а оно у нас было - примерно 13,8 миллиардов лет), и все начнет двигаться в направлении наибольшего притяжения. Вот почему Вселенная не однородна, а представляет собой галактики и группы галактик.

Что это означает для нас?

Это означает, что Млечный Путь тянут к себе другие галактики и группы галактик, расположенные поблизости. Это означает, что доминируют в этом процессе массивные объекты. И это означает, что не только наша галактика, но и все окружающие испытывают влияние этих «тягачей». Мы все ближе подходим к пониманию того, что происходит с нами в космическом пространстве, но нам все еще не хватает фактов, например:

• каковы были начальные условия, при которых зародилась Вселенная;
• как различные массы в галактике двигаются и изменяются со временем;
• как образовывался Млечный Путь и окружающие галактики и скопления;
• и как это происходит сейчас.

Однако есть трюк, который поможет нам разобраться.

Вселенную наполняет реликтовое излучение с температурой 2,725 К, которое сохранилось со времен Большого Взрыва. Кое-где есть крошечные отклонения - около 100 мкК, но общий температурный фон постоянен.

Это происходит потому, что Вселенная образовалась в результате Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад и до сих пор расширяется и охлаждается.

Через 380 000 лет после Большого Взрыва Вселенная охладилась до такой температуры, что стало возможным образование атомов водорода. До этого фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы: сталкивались с ними и обменивались энергией. По мере остывания Вселенной заряженных частиц стало меньше, а пространства между ними - больше. Фотоны смогли свободно перемещаться в пространстве. Реликтовое излучение - это фотоны, которые были излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли, но избежали рассеяния, так как рекомбинация уже началась. Они достигают Землю сквозь пространство Вселенной, которая продолжает расширяться.

Вы сами можете «увидеть» это излучение. Помехи, которые возникают на пустом канале телевизора, если вы используете простую антенну, похожую на заячьи уши, на 1% вызваны реликтовым излучением.

И все-таки температура реликтового фона не одинакова во всех направлениях. По результатам исследований миссии Planck, температура несколько различается в противоположных полушариях небесной сферы: она немного выше на участках неба южнее эклиптики - около 2,728 K, и ниже в другой половине - около 2,722 K.

Карта микроволнового фона, сделанная при помощи телескопа Planck.

Эта разница почти в 100 раз больше остальных наблюдаемых колебаний температуры реликтового фона, и это вводит в заблуждение. Почему так происходит? Ответ очевиден - эта разница происходит не из-за флуктуаций реликтового излучения, она появляется, потому что есть движение!

Когда вы приближаетесь к источнику света или он приближается к вам, спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону коротких волн (фиолетовое смещение), когда отдаляетесь от него или он от вас - спектральные линии смещаются в сторону длинных волн (красное смещение).

Реликтовое излучение не может быть более или менее энергичным, значит, мы движемся сквозь пространство. Эффект Доплера помогает определить, что наша Солнечная система движется относительно реликтового излучения со скоростью 368 ± 2 км/с, а местная группа галактик, включающая Млечный Путь, галактику Андромеды и галактику Треугольника, движется со скоростью 627 ± 22 км/с относительно реликтового излучения. Это так называемые пекулярные скорости галактик, которые составляют несколько сотен км/с. Помимо них существуют еще космологические скорости, обусловленные расширением Вселенной и рассчитываемые по закону Хаббла.

Благодаря остаточному излучению от Большого Взрыва мы можем наблюдать, что во Вселенной постоянно все движется и изменяется. И наша галактика - лишь часть этого процесса.

Даже сидя на стуле перед экраном компьютера и кликая по ссылкам, мы физически участвуем во множестве движений. Куда же мы движемся? Где находится "вершина" движения, его апекс ?

Во-первых, мы участвуем в вращении Земли вокруг оси. Это суточное движение направлено на точку востока на горизонте. Скорость движения зависит от широты; она равна 465*cos(φ) м/сек. Таким образом, если вы находитесь на северном или южном полюсе Земли, то вы не участвуете в этом движении. А скажем, в Москве суточная линейная скорость примерно 260 м/сек. Угловую скорость апекса суточного движения относительно звезд легко посчитать: 360° / 24 часа = 15° / час.

Во-вторых, Земля, и мы вместе с ней, движется вокруг Солнца. (Мы пренебрежем маленьким ежемесячным покачиванием вокруг центра масс системы Земля-Луна.) Средняя скорость годового движения по орбите - 30 км/сек. В перигелии в начале января она чуть выше, в афелии в начале июля - чуть ниже, но поскольку орбита Земли почти точный круг, разница скоростей составляет всего 1 км/сек. Апекс орбитального движения, естественно, смещается и совершает полный круг за год. Его эклиптическая широта 0 градусов, а долгота равна долготе Солнца плюс примерно 90 градусов - λ=λ ☉ +90°, β=0. Другими словами, апекс лежит на эклиптике, опережая Солнце на 90 градусов. Соответственно, угловая скорость апекса равна угловой скорости движения Солнца: 360° / год, чуть меньше градуса в сутки.

Более масштабные движения мы осуществляем уже вместе с нашим Солнцем в составе Солнечной системы.

Во-первых, Солнце движется относительно ближайших звезд (т.н. локальный стандарт покоя ). Скорость перемещения примерно 20 км / сек (чуть больше 4 а.е. / год). Обратите внимание: это даже меньше, чем скорость Земли по орбите. Движение направлено в сторону созвездия Геркулес , а экваториальные координаты апекса α = 270°, δ = 30°. Однако, если мы померяем скорость относительно всех ярких звезд , видимым невооруженным глазом, то получим стандартное движение Солнца, оно несколько другое, меньшее по скорости 15 км / сек ~ 3 а.е. / год). Это тоже созвездие Геркулес, хотя апекс чуть смещен (α = 265°, δ = 21°). А вот относительно межзвездного газа Солнечная система движется слегка быстрее (22-25 км / сек), но апекс значительно сдвинут и попадает в созвездие Змееносец (α = 258°, δ = -17°). Этот сдвиг апекса примерно в 50° связан с т.н. "межзвездным ветром", "дующим с юга" Галактики.

Все три описанные движения это, так сказать, местные перемещения, "прогулки во дворе". Но Солнце вместе с ближайшими и вообще видимыми звездами (ведь мы практически не видим слишком уж далеких звезд), вместе с облаками межзвездного газа обращается вокруг центра Галактики - и это совсем другие скорости!

Скорость движения Солнечной системы вокруг центра Галактики составляет 200 км / сек (больше 40 а.е. / год). Впрочем, указанное значение неточное, определить галактическую скорость Солнца трудно; мы ведь даже не видим, относительно чего меряем движение: центр Галактики скрыт плотными межзвездными облаками пыли. Величина постоянно уточняется и склонна к уменьшению; не так давно она принималась за 230 км / сек (часто можно встретить именно это значение), а последние исследования дают результаты даже меньше 200 км / сек. Галактическое движение происходит перпендикулярно направлению на центр Галактики и потому апекс имеет галактические координаты l = 90°, b = 0° или в более привычных экваториальных координатах - α = 318°, δ = 48°; это точка находится в Лебеде . Поскольку это движение обращения, апекс смещается и совершает полный круг за "галактический год", примерно 250 миллионов лет; угловая его скорость ~5" / 1000 лет, полтора градуса за миллион лет.

Дальнейшие движения включает уже движение целой Галактики. Измерить такое движение тоже не просто, слишком уж велики расстояния, и погрешность в цифрах еще довольно велика.

Так, наша Галактика и галактика Андромеды, два массивных объекта Местной группы галактик, гравитационно притягиваются и движутся навстречу друг к другу со скоростью около 100-150 км/сек, причем основной компонент скорости принадлежит нашей галактике. Поперечная составляющая движения точно не известна, и беспокойства о столкновении преждевременны. Дополнительный вклад в это движение вносит и массивная галактика M33, находящаяся примерно в том же направлении, что и галактика Андромеды. В целом скорость движения нашей Галактики относительно барицентра Местной группы галактик около 100 км / сек примерно в направлении Андромеда / Ящерица (l = 100, b = -4, α = 333, δ = 52), однако эти данные еще весьма приблизительны. Это весьма скромная относительная скорость: Галактика смещается на собственный диаметр за две-три сотни миллионов лет или, очень примерно, за галактический год .

Если измерить скорость Галактики относительно удаленных скоплений галактик , мы увидим иную картину: и наша галактика, и остальные галактики Местной группы совместно как некоторое целое движутся в направлении большого скопления Девы примерно со скоростью 400 км/сек. Это движение также обусловлено гравитационными силами.

Фоновое реликтовое излучение определяет некоторую выделенную систему отсчёта, связанную с всей барионной материей в наблюдаемой части Вселенной. В каком-то смысле движение относительно этого микроволнового фона - это движение относительно Вселенной в целом (не нужно путать это движение с разбеганием галактик!). Определить это движение возможно, измерив дипольную температурную анизотропию неравномерность реликтового излучения в разных направлениях . Такие измерения показали неожиданную и важную вещь: все галактики в ближайшей к нам части Вселенной, включая не только нашу Местную группу, но и скопление Девы и другие скопления, движется относительно фонового реликтового излучения с неожиданно большой скоростью. Для Местной группы галактик она составляет 600-650 км / сек с апексом в созвездии Гидра (α=166, δ=-27). Выглядит это так, что где-то в глубинах Вселенной существует еще необнаруженный огромный кластер многих сверхскоплений, притягивающий материю нашей части Вселенной. Этот гипотетический кластер был назван Великим Аттрактором .

Как определили скорость Местной группы галактик? Конечно, фактически астрономы измерили скорость Солнца относительно микроволнового реликтового фона: она оказалась ~390 км / с с апексом с координатами l = 265°, b = 50° (α=168, δ=-7) на границе созвездий Лев и Чаша . Потом определи скорость Солнца относительно галактик Местной группы (300 км/с, созвездие Ящерица). Вычислить скорость Местной группы уже не составило труда.

Куда мы движемся?

Суточное: наблюдатель относительно центра Земли	0-465 м/сек	восток
Годовое: Земля относительно Солнца	30 км / сек	перпендекулярно направлению на Солнце
Локальное: Солнце относительно ближайших звезд	20 км / сек	Геркулес
Стандартное: Солнце относительно ярких звезд	15 км / сек	Геркулес
Солнце относительно межзвездного газа	22-25 км / сек	Змееносец
Солнце относительно центра Галактики	~ 200 км / сек	Лебедь
Солнце относительно Местной группы галактик	300 км / сек	Ящерица
Галактика относительно Местной группы галактик	~1 00 км / сек

Главная > Документ

Движение звезд и солнечной системы

Георгий А. Хохлов

Россия, Санкт-Петербург

Март 14, 2009

Ещё итальянский философ Дж. Бруно (1548-1600), отож-дествляя физическую природу Солнца и звёзд, утверждал, что все они движутся в беспре-дельном пространстве. Вслед-ствие этого движения видимые положения звезд на небе посте-пенно изменяются. Однако из-за колоссального удаления звезд эти изменения настолько малы, что даже у наиболее близких звезд могут быть обна-ружены невооруженным глазом лишь через тысячи и десятки тысяч лет. Но, как известно, такими возможностями ни один человек не обладает. Поэтому единственный способ обнару-жения смещения звезд на не-бе - это сравнение их видимых положений, разделенных боль-шими интервалами времени. Впервые такое сравнение положений ярких звезд провел в 1718 г. английский астроном Э. Галлей по двум звездным каталогам (спискам звёзд). Первый каталог был составлен еще во второй половине II в. до н. э. выдающимся древнегреческим астрономом Гиппархом Родосским (этот каталог содержится в знаме-нитом «Большом сочинении» александрийского астронома К- Птолемея, созданном им около 140 г. н. э. и более известном в латинском пере-воде под названием «Альма-гест») . Второй каталог был составлен в 1676-1710 гг. директором Гринвичской обсер-ватории Дж. Флемстидом (1646-1719). Галлей установил, что почти за 2000 лет, разделяющих оба каталога, звезды Сириус (а Большого Пса) и Процион (а Малого Пса) сместились примерно на 0,7°, а Арктур (а Волопаса) более чем на 1°. Такие большие смещения, пре-вышающие видимый диаметр Луны (0,5°), не оставляли сомнения в пространственном движении звезд. В настоящее время соб-ственные движения звезд изу-чаются по фотографиям звезд-ного неба, полученным с ин-тервалом времени в несколько десятков лет, начало и конец которого именуются эпохами наблюдений. Полученные не-гативы совмещают, т.е. накладывают друг на друга, и тогда на них сразу выявляются сместившиеся звезды. Эти сме-щения измеряют с точностью до 1 мкм и по масштабу негатива переводят в угловые секунды. Хотя наблюдения проводят с Земли, но в конечном итоге всегда вычисляют простран-ственную скорость звёзд отно-сительно Солнца. Пусть в не-который день года t1 (первая эпоха наблюдений) звезда N 1 видна на небе в точке n 1 . Она находится от Солнца на расстоянии r и движется от-носительно него в пространстве со скоростью V (см. рисунок). Проекция пространственной скорости V на луч зрения r представляет собой лучевую скорость V r звезды, а перпен-дикулярная к ней проекция Vt называется тангенциальной скоростью. Через несколько де-сятков лет, ко второй эпохе наблюдений t 2 , звезда пере-местится в пространстве в точку N 2 и будет видна на небе в точке n 2 , т. е. за разность эпох (t 2 -t 1 ) звезда сместится по небу на дугу n 1 n 2 , видимую с Земли под малым углом σ, который из-меряется на совмещённых не-гативах. Из-за колоссального удаления звёзд точно такое же смещение σ будет и относи-тельно Солнца. Видимое смещение звезды на небе за 1 год

Называется собственным дви-жением звезды и выражается в угловых секундах в год ("/год). (В программах-планетариях, астрономических календа-рях и справочниках указыва-ются только угловые секунды дуги, а единица знаменателя подразу-мевается, о чём нужно твёрдо помнить.) За разность эпох наблю-дений (t 2 -t 1 ) звезда в направ-лении тангенциальной скорости пройдёт в пространстве путь

s = V t (t 2 -t 1 ) = r tgσ. (2)

Из-за малости угла σ , выра-жаемого в угловых секундах,

Тогда с учётом формулы (1)

Но расстояния r до звёзд выражают в парсеках (пк), a µ- в угловых секундах в год ("/год). Нам необходимо знать V t , в километрах в секунду (км/с). Помня, что 1 пк = = 206265 а. е. =206 265 1,49610 8 км, а 1 год содер-жит 3,15610 7 с, найдём

Vt = 2062651,49610 7 км r

Vt = 4.74 µ r км/с (3)

Причём в этой формуле r выражено в парсеках. Но расстояния r до звёзд вычисляются по их измеренным годичным параллаксам π (Годичный параллакс - угол, под которым виден средний радиус Земной орбиты из центра масс звезды, если направление на звезду перпендикулярно радиусу земной орбиты), по простой формуле
Поэтому тангенциальная скорость звезды в километрах в секунду равна

Где µ и π - выражены в секундах дуги. Лучевая скорость звёзд оп-ределяется по смещению ли-ний в их спектрах. Найденная по спектрограммам лучевая скорость звёзд являет-ся скоростью относительно Земли и включает в себя её орбитальную скорость, направ-ление которой из-за движения вокруг Солнца непрерывно ме-няется (за полгода - на 180°). Из-за этого на протяже-нии года лучевая скорость звёзд испытывает периодичес-кие изменения в определённых пределах (это тоже служит одним из доказательств об-ращения Земли вокруг Солн-ца). Поэтому в найденные по спектрограммам лучевые ско-рости вносят поправки, учиты-вающие значение и направле-ние скорости Земли в дни фотографирования спектров, и по ним вычисляют лучевую скорость звезды V r относитель-но Солнца. Тогда простран-ственная скорость звезды, называемая ещё гелиоцентри-ческой скоростью

(5),

Направление которой опреде-ляется углом θ относительно направления на Солнце, так что

(6)

При удалении звезды от Солнца её лучевая скорость V r > 0, а при приближении V r < 0. Новой эпохой в определении собственного движения звёзд стал полёт спутника Hipparcos (HI gh P recision PAR arallax CO llecting S atellite), который за 37 месяцев работы провёл миллионы измерений звёзд. В результате работы получилось два звёздных каталога. Каталог HIPPARCOS содержит измеренные с ошибкой порядка одной тысячной угловой секунды координаты, собственные движения и параллаксы для 118 218 звёзд. Такая точность для звёзд достигнута в астрометрии впервые. Во второй каталог - TYCHO приводятся несколько менее точные сведения для 1 058 332 звёзд. К настоящему времени соб-ственные движения определены более чем у 1 млн. звёзд, причём более 20 000 измерений выполнено астрономами Пул-ковской и Ташкентской об-серваторий. Лучевые скорости известны примерно у 40 000 звёзд. Собственные движения по-давляющего большинства звёзд исчисляются десятыми и соты-ми долями угловой секунды и лишь у очень близких звёзд превосходят 1". Так, самое высокое значение собственного движения имеет «летящая» Звезда Барнарда - 10.358″. Вторую и третью строчку в рейтинге самых быстро перемещающихся звёзд на небесной сфере занимают Звезда Каптейна (8.670″/год) и Лакайль 9352 (6.896″/год). В виде примера найдём расстояние, параллакс, собственное движение, компоненты скорости и блеск Сириуса в эпоху его наибольшего сближения с Солнцем. Необходимые для этого сведения возьмём из «Атласа звёздного неба 2000.0»: в нашу эпоху у Сириуса блеск -1,46 m , годичный параллакс 0,379", собствен-ное движение 1,34" и лучевая скорость V r = -8 км/с. Прежде всего найдём тангенциальную скорость Сириуса

Его пространственную скорость

И его направление через

Откуда θ = -64,5º, что говорит о сближении Сириуса с Солнцем (поло-жительный знак угла означал бы удаление). Тогда абсолютные значения cos θ = 0,431 и sin θ =sin 64,5°=0,902. Теперь построим чертёж (см. рисунок), показывающий направление простран-ственного движения звезды (S), и на это направление опустим из изображения Солнца перпендикуляр, который укажет положение звезды (S 1) и ее расстояние (r 1) от Солнца в эпоху наибольшего сближения. К этой эпохе звезда пройдёт в пространстве путь и т. к. её нынешнее расстояние то этот путь она пройдёт за Через этот длинный промежуток времени Сириус пройдёт мимо Солнца на расстоянии его годичный параллакс будет
лучевая скорость Vr, =0 (направление пространственной скорости V перпенди-кулярно лучу зрения r 1), тангенциальная скорость V t ,= V =18.6 км/с и собствен-ное движение
Поскольку блеск обратно пропорционален квадрату расстояния, то блеск Сириуса возрастёт в и, согласно формуле Погсона будет равен . Такие задачи на сближение с Солнцем или на удаление от него можно решать для всех звёзд с известными исходными данными, которые можно взять из звёздных каталогов или из справочных пособий. Исследуя движения близких звёзд относительно солнца, мы можем найти звёзды, которые могли испытать в прошлом или, возможно, испытают в будущем сближение с Солнечной системой в пределах внешнего облака Оорта, то есть с минимальным расстоянием r min от Солнца менее 206265 астрономических единиц (1 парсека). Данные о таких звёздах представлены в таблице ниже. В таблице приведены номер звезды по каталогу Глизе и Ярайса, название звезды, её спектральный тип, масса, минимальное расстояние между Солнцем и звездой, момент времени сближения по отношению к современной эпохе. Заметим, что из семи приведённых звёзд шесть испытают сближение с Солнечной системой в будущем и лишь одна звезда - в прошлом (около 500000 лет тому назад). Интересно, что четыре сближения произойдут в течение ближайших 50000 лет. Эти сближения могут вызвать обильные кометные ливни из внешней части облака Оорта в пределы планетной системы, что, в свою очередь, увеличивает вероятность столкновения с кометным ядром. Таким образом, кометные ливни могут приводить к экологическим катастрофам и массовым вымираниям организмов.

Звёзды, сближающиеся с Солнцем

	Название	Спектральный			t min , годы

Изучив собственные движе-ния звёзд какого-либо созвез-дия, можно представить себе его вид в далёком прошлом и будущем. В частности, изменение вида созвездия Большой Медведицы показано на рисун-ке слева: а – 100 тыс. лет назад, б – наши дни, в – через 100 тыс. лет. Изучение собственных дви-жений звёзд помогло обнару-жить движение Солнечной системы в пространстве. Впер-вые эту задачу решил В. Гершель в 1783 г., использовав собственные движения всего лишь 7 звёзд, а несколько позже-13 звёзд. Он нашёл, что Солнце вместе со всем множеством тел, обращающих-ся вокруг него, движется в направлении к звезде λ Гер-кулеса (4,5 m). Точку неба, в направлении которой проис-ходит это движение, Гершель назвал солнечным апексом (от лат. apex - вершина). В дальнейшем астрономы неоднократно определяли по-ложение солнечного апекса по большому числу звёзд с из-вестными собственными дви-жениями. При этом они осно-вывались на том, что если бы Солнечная система покоилась в пространстве, то собственные движения звёзд во всех облас-тях неба имели бы самые раз-личные направления. В дейст-вительности же в области со-звездий Лиры и Геркулеса собственные движения боль-шинства звёзд направлены так, что создается впечатление, буд-то звезды разбегаются в раз-ные стороны. В диаметрально противоположной области неба, в созвездиях Большого Пса, Зайца и Голубя собственные движения большинства звёзд направлены примерно друг к другу, т. е. звёзды как бы сближаются между собой. Эти явления объяснимы лишь движением Солнечной системы в пространстве в направлении к созвездиям Лиры и Геркулеса. Действительно, каждый наблю-дал, что во время движения окружающие предметы, види-мые в направлении движения, как бы расступаются перед нами, а находящиеся позади - смыкаются. В 20-х годах XX столе-тия началось массовое вы-числение лучевых скоростей звёзд относительно Солнца. Это дало возможность не только определить положение солнечного апекса, но и узнать скорость движения Солнечной системы в пространстве. Круп-ные исследования в этом на-правлении были проведены в 1923-1936 гг. в астрономи-ческих обсерваториях несколь-ких стран, в том числе в 1923- 1925 гг. московскими астро-номами под руководством В. Г. Фесенкова. Исследова-ния показали, что у большин-ства звёзд, расположенных вблизи солнечного апекса, лу-чевая скорость близка к -20 км/с, т. е. эти звёзды приближаются к Солнцу, а звёзды, находящиеся в про-тивоположной области неба, удаляются от Солнца со ско-ростью около +20 км/с. Со-вершенно очевидно, что эта скорость свойственна самой Солнечной системе. В настоящее время установлено, что Солнечная система движется относительно окружающих её звёзд со скоростью около 20 км/с (по другим данным 25 км/с) в направлении к солнечному апексу, расположенному вблизи слабой звезды ν Геркулеса (m=4,5) недалеко от границы этого созвездия с созвездием Лиры. При этом Солнечная система ещё обращается вокруг центра Галактики с периодом 226 млн лет и со скоростью 260 км/с.Экваториальные коор-динаты солнечного апекса: прямое восхождение α А =270° (18 ч 00 м) и склонение δ А = = +30°. Собственные движения по-могают установить у некото-рых звёзд наличие планет. Смещение одиночных звёзд происходит, как иногда гово-рят, по «прямой линии» (на самом деле - по дуге боль-шого круга, незначительную часть которой часто принима-ют за отрезок прямой). Но если вокруг звезды обращается сравнительно массивный спутник, то он периодически отклоняет ее движение пооче-редно в обе стороны от дуги большого круга и тогда види-мое смещение звезды происхо-дит по слегка волнистой линии (рис.). В 1844 г. немецкий астро-ном Ф. Бессель (1784-1846) обнаружил такие отклонения в смещениях Сириуса и Проциона и предсказал существо-вание у них невидимых мас-сивных спутников. А почти через 18 лет, 31 января 1862 г., американский оптик А. Кларк, испытывая изготовленный им линзовый объектив диаметром 46 см, обнаружил спутник Сириуса - звезду 8,4 m , отсто-ящую от главной звезды на 7,6". В 1896 г. Дж. Шеберле открыл в 4,6" от Проциона его спутник - звезду 10,8 m . Оба спутника, как выяснилось впос-ледствии, оказались белыми карликами. Невидимые спутники-планеты имеют-ся и у Летящей звезды Бар-нарда, но они пока не откры-ты. Всего сейчас известно более 300 звёзд, во-круг которых обращаются планетоподобные спутники. Литература:

Тема. Малые тела Солнечной системы

Краткое содержание

Понятия: малые тела Солнечной системы, астероиды, астероидные тела, метеоры, метеориты, кометы, карликовые планеты, пояс Койпера, главный пояс астероидов, облако Орта, метеороидные тела.

Проект «Земля планета солнечной системы»

Документ

во льдах(Многие ученые полагают, что присутствующий в атмосфере углекислый газ обеспечивал поддержание тепличных условий, другие считают, что на Земле господствовала зима).

Движение звезд

<>движутся в про

странстве. Однако эти движения происходят на таких далеких от нас расстояниях, что лишь по прошествии многих тысячелетий изменения в расположении звезд в созвездиях могут стать достаточно заметными, даже и при самых точных наблюдениях. Многие звезды движутся в пространстве так, что-либо становятся к нам все ближе, либо удаляются от нас: они движутся по лучу зрения. Это движение невозможно обнаружить наблюдениями положений звезд. Здесь снова на помощь приходит спектральный анализ: смещение линий в спектре той или иной звезды к красному или фиолетовому концу спектра показывает, движется ли звезда от нас, или к нам. По величине этого смещения вычисляются и скорости движения по лучу зрения. Еще в XVIII в. астрономы заметили, что звезды в области, лежащей у границы созвездий Геркулеса и Лиры, как бы расступаются в разные стороны от одной точки неба. В прямо противоположной области - в созвездии Большого Пса - звезды как бы сближаются. Такое смещение происходит потому, что сама наша солнечная система движется относительно этих звезд, приближаясь к одним и удаляясь от других. Движение солнечной системы относительно окружающих ее звезд, впервые установленное в 1783 г. В. Гершелем, происходит со скоростью около 20 км/сек в направлении к созвездиям Лиры и Геркулеса.

На протяжении многих веков астрономы называли звезды "неподвижными", отличая их этим названием от планет, которые движутся, "блуждают" на фоне звезд. Точные измерения видимых положений звезд и сравнение этих положений с наблюдениями, сделанными в древние времена, привели английского астронома Галлея к выводу, что звезды перемещаются, <>движутся в пространстве. Однако эти движения происходят на таких далеких от нас расстояниях, что лишь по прошествии многих тысячелетий изменения в расположении звезд в созвездиях могут стать достаточно заметными, даже и при самых точных наблюдениях. Многие звезды движутся в пространстве так, что-либо становятся к нам все ближе, либо удаляются от нас: они движутся по лучу зрения. Это движение невозможно обнаружить наблюдениями положений звезд. Здесь снова на помощь приходит спектральный анализ: смещение линий в спектре той или иной звезды к красному или фиолетовому концу спектра показывает, движется ли звезда от нас, или к нам. По величине этого смещения вычисляются и скорости движения по лучу зрения. Еще в XVIII в. астрономы заметили, что звезды в области, лежащей у границы созвездий Геркулеса и Лиры, как бы расступаются в разные стороны от одной точки неба. В прямо противоположной области - в созвездии Большого Пса - звезды как бы сближаются. Такое смещение происходит потому, что сама наша солнечная система движется относительно этих звезд, приближаясь к одним и удаляясь от других. Движение солнечной системы относительно окружающих ее звезд, впервые установленное в 1783 г. В. Гершелем, происходит со скоростью около 20 км/сек в направлении к созвездиям Лиры и Геркулеса.

Светимость

Долгое время астрономы полагали, что различие видимого блеска звёзд связано только с расстоянием до них: чем дальше звезда, тем менее яркой она должна казаться. Но когда стали известны расстояния до звёзд, астрономы установили, что иногда более далёкие звёзды имеют больший видимый блеск. Значит, видимый блеск звёзд зависит не только от их расстояния, но и от действительной силы их света, то есть от их светимости. Светимость звезды зависит от размеров поверхности звёзд и от её температуры. Светимость звезды выражает её истинную силу света по сравнению с силой света Солнца. Например, когда говорят, что светимость Сириуса равна 17, это значит, что истинная сила его света больше силы света Солнца в 17 раз.

Определяя светимости звёзд, астрономы установили, что многие звёзды в тысячи раз ярче Солнца, например, светимость Денеба (альфа Лебедя) - 9400. Среди звёзд есть и такие, которые излучают в сотни тысяч раз больше света, чем Солнце. Примером может служить звезда, обозначаемая буквой S в созвездии Золотой Рыбы. Она светит в 1 000000 раз ярче Солнца. Другие звёзды имеют одинаковую или почти одинаковую с нашим Солнцем светимость, например, Альтаира (Альфа Орла) -8. Существуют звёзды, светимость которых выражается тысячными долями, то есть их сила света в сотни раз меньше, чем у Солнца.

Цвет, температура и состав звезд

Звёзды имеют различный цвет. Например, Вега и Денеб - белые, Капелла -желтоватая, а Бетельгейзе - красноватая. Чем ниже температура звезды, тем она краснее. Температура белых звёзд достигает 30 000 и даже 100 000 градусов; температура жёлтых звёзд составляет около 6000 градусов, а температура красных звёзд - 3000 градусов и ниже.

Звёзды состоят из раскалённых газообразных веществ: водорода, гелия, железа, натрия, углерода, кислорода и других.

Скопление звезд

Звёзды в огромном пространстве Галактики распределяются довольно равномерно. Но некоторые из них всё же скапливаются в определённых местах. Разумеется, и там расстояния между звёздами всё равно очень велики. Но из-за гигантских расстояний такие близко расположенные звёзды выглядят как звёздное скопление. Поэтому их так называют. Самым известным из звёздных скоплений являются Плеяды в созвездии Тельца. Невооруженным глазом в Плеядах можно различить 6-7 звезд, расположенных очень близко друг к другу. В телескоп их видно более сотни на небольшой площади. Это и есть одно изскоплений, в котором звезды образуют более или менее обособленную систему, связанную общим движением в пространстве. Диаметр этого звездного скопления около 50 световых лет. Но даже и при видимой тесноте звезд в этом скоплении они на самом деле достаточно далеки друг от друга. В этом же созвездии, окружая его главную - самую яркую - красноватую звезду Аль-дебаран, находится другое, более разбросанное звездное скопление - Гиады.

Некоторые звездные скопления в слабые телескопы имеют вид туманных, размытых пятнышек. В более сильные телескопы эти пятнышки, особенно к краям, распадаются на отдельные звезды. Большие телескопы дают возможность установить, что это особенно тесные звездные скопления, имеющие шаровидную форму. Поэтому подобные скопления получили название шаровых. Шаровых звездных скоплений сейчас известно больше сотни. Все они находятся очень далеко от нас. Каждое из них состоит из сотен тысяч звёзд.

Вопрос о том, что представляет собой мир звезд, по-видимому является одним из первых вопросов, с которым столкнулось человечество еще на заре цивилизации. Любой человек, созерцающий звездное небо, невольно связывает между собой наиболее яркие звезды в простейшие фигуры - квадраты, треугольники, кресты, становясь невольным создателем своей собственной карты звездного неба. Этот же путь прошли и наши предки, делившие звездное небо на четко различимые сочетания звезд, называемые созвездиями. В древних культурах мы находим упоминания о первых созвездиях, отождествляемых с символами богов или мифами, дошедшие до нас в форме поэтических названий - созвездие Ориона, созвездие Гончих псов, созвездие Андромеды и т.д. Эти названия как бы символизировали представления наших предков о вечности и неизменности мироздания, постоянстве и неизменности гармонии космоса.