 |
|
Как плоская истёртая монета, на трёх китах покоилась планета. И жгли учёных-умников в кострах, тех, что твердили «дело не в китах» Наум Олев С данной темы начинается изучение астрономии, и начнается, конечно, с Солнечной системы. Известно, что движение звезд на небосклоне привлекало людей с древнейших времен. Однако, правильное представление о строении солнечной системы пришло не сразу. Раньше считалось, что Земля – это центр Вселенной, а всё остальное движется вокруг неё. Многие звёзды ассоциировались с божествами, поскольку люди привыкли относить к «божественной деятельности» всё то, что они не в силах объяснить, основываясь на своих знаниях.
Таким образом, во времена Николая Коперника использовалась геоцентрическая система – то есть, система отсчёта, связанная с Землей. Коперник доказал, что всё-таки, Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. В связи с этим ввели гелиоцентрическую систему, то есть, систему отсчета, связанную с Солнцем. В ней наиболее просто описать движение различных небесных тел, видимых с Земли.
Итак, на сегодняшний день хорошо известно, что наша планета, Земля, вращается вокруг Солнца – звезды, которая образует нашу систему. Вместе с Землёй вокруг Солнца вращаются и другие планеты: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. У некоторых планет есть спутники: больше всего их у Юпитера и Сатурна. У Земли имеется один спутник – это Луна.
И то, Луна непропорционально массивный и большой спутник для Земли, поэтому, Луна постепенно удаляется, и возможно, когда-то перестанет быть спутником нашей планеты. Спутник Плутона – Харон, по размерам немногим уступает самому Плутону и находится на сравнительно близком расстоянии. Поэтому, система Плутон-Харон часто рассматривается как двойная планета.
Плутон до недавнего времени считался классической планетой, но впоследствии его отнесли к карликовым планетам, и теперь он является одним из крупнейших транснептуновых объектов. Под транснептуновыми объектами подразумеваются все объекты, вращающиеся в Солнечной системе, радиус орбиты которых больше, чем радиус орбиты Нептуна (эти объекты образуют пояс Койпера, который и является условной границей Солнечной системы). За земной год Солнце проходит путь, который называют эклиптикой.
Только не надо думать, что Солнце реально оказывается в этих созвездиях. Оно оказывается на фоне этих созвездий для наблюдателя с Земли. Это происходит, потому что Земля вращается вокруг Солнца. Например, с 21 января, по 19 февраля, Солнце видно на фоне созвездия Водолея. Понять это довольно просто. Попробуйте расставить несколько фигурок или картинок полукругом. В центр этого полукруга положите небольшой шарик. Если вы будете смотреть на шарик под разными углами, то он будет оказываться на фоне разных картинок.
Всего различают 88 созвездий, видимых с Земли. Особое положение среди этих созвездий занимают 12 созвездий, которые называются зодиакальными. В астрономии часто используют небесный экватор, то есть, проекцию земного экватора на небесную сферу.
На рисунке показаны эклиптика и небесный экватор. Если говорить проще, то небесный экватор – это воображаемый эллипс, по которому равномерно двигается условная точка, называемая средним солнцем. Это условная точка, к которой привязаны средние солнечные сутки. Реальные солнечные сутки колеблются в зависимости от положения Солнца на эклиптике. Именно с расположением Земли относительно Солнца связаны времена года. Мы привыкли считать, что зима начинается в декабре, весна начинается в марте, лето – в июне, а осень – в сентябре. На самом деле, это не совсем так: у нас есть четыре времени года, которые разделяются днями равноденствия и солнцестояния. Именно эти дни и определяют реальную смену времен года. 22 декабря северное полушарие наиболее отвёрнуто от Солнца, поэтому и становится холоднее, то есть наступает зима. А 22 июня – наоборот: северное полушарие наиболее повернуто к Солнцу, становится теплее, и наступает лето. Аналогично, астрономическая весна наступает 21 марта, а астрономическая осень – 23 сентября. Эти дни называются днями равноденствия (поскольку продолжительность дня составляет ровно половину суток). В южном полушарии всё наоборот: зима в июне, лето в декабре, весна в сентябре, а осень – в марте.
Итак, именно на движении планет и звезд основывается исчисление времени. Например, год – это полный оборот вокруг Солнца, а сутки – это полный оборот вокруг своей оси. Скажем, год на Меркурии длится всего 88 Земных суток. Но при этом Меркурий поворачивается вокруг своей оси лишь за 59 суток. То есть на Меркурии сутки длятся две третьих года, как это ни странно звучит для нас. Зато на Марсе, сутки почти равны земным суткам. Они составляют примерно 24 часа 39 минут. А вот год длится почти 2 земных года – 687 земных суток. Вообще, помимо Марса и Меркурия с Земли невооружённым глазом видно Венеру, Юпитер и Сатурн.
Сегодня практически никто не сомневается в том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Но, на чем основано это предположение? На самом деле, это не просто предположение, а состоятельная теория, которую не так сложно обосновать. Дело в том, что если Земля вращается вокруг Солнца, то наиболее близкие звезды должны периодически смещаться на небосклоне по отношению к далеким звездам. Это подтверждено многочисленными наблюдениями. Подобное смещение называется параллактическим, а угол, под которым со звезды виден радиус Земной орбиты, называется параллаксом. Конечно, радиус орбиты Земли хорошо известен, поэтому, зная параллакс той или иной звезды, можно вычислить расстояние между ней и Солнцем. Из-за огромных расстояний, параллакс, как правило, очень мал, поэтому часто используется приближённые вычисления (для очень малых углов синус угла равен самому углу в радианах).
где r – расстояние от Солнца до звезды, а0 – средний радиус орбиты Земли, км, p – параллакс в радианах. Рассмотрим некоторые величины, используемые в астрономии. Существует такая величина, как астрономическая единица – это расстояние от Земли до Солнца, которое составляет приблизительно 150 миллионов километров. Рассмотрим указанную выше формулу. Угол в радианах можно перевести в угловые секунды.
Тогда расстояние до звезды будет измеряться в парсеках. Исходя из представленной формулы
Например, ближайшая к нам звезда (a-Центавра) имеет параллакс, равный 0,751 угловых секунд, то есть расстояние до этой звезды составляет 1,33 парсека (буквой a, как правило, обозначается самая яркая звезда в созвездии). Рассмотрим общие сведения о Солнечной системе. Солнечная система образовалась примерно четыре с половиной миллиарда лет назад в результате гравитационного сжатия газового облака. Меркурий, Венера, Земля и Марс являются меньшими планетами – их называют внутренними планетами или планетами земной группы. Эти планеты состоят из металлов и силикатов (под силикатами подразумеваются всевозможные минералы). Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун называются внешними планетами (или газовыми гигантами).
Действительно, эти планеты во много раз превосходят размеры Земли и состоят в основном из газов. В составе Юпитера и Сатурна доминируют водород и гелий, а в составе Урана и Нептуна также присутствует метан и угарный газ. Плутон классифицируется как карликовая планета. Он, в основном состоит изо льда и горных пород, а его размеры относительно малы: он примерно в три раза меньше Луны. Стоит отметить, что орбиты Нептуна и Плутона пересекаются: Нептун совершает три оборота вокруг Солнца за то время, за которое Плутон совершает два оборота вокруг Солнца. Примечательно то, что, несмотря на это, Плутон не оказывается к Нептуну ближе чем на 17 а.е., в то время как к Урану он может приблизиться на 11 а.е. в определенных случаях. Несомненно, о каждой из планет Солнечной системы существует множество интересных фактов, которые невозможно осветить все эти факты в рамках одной темы. Поэтому приведем таблицу, в которой даны основные сведения о Солнце и девяти ближайших к Солнцу планетах. В таблице указано расстояние от каждой планеты до Солнца, но следует понимать, что имеется ввидусреднее расстояние, поскольку оно непостоянно из-за того, что орбиты планет не являются окружностями.
Обратите внимание, что, несмотря на свои огромные (по сравнению с Землей) размеры, планеты-гиганты имеют сравнительно небольшую массу. Например, плотность Сатурна меньше плотности воды, то есть, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать. Марс занимает особое положение среди остальных планет, поскольку всерьёз рассматривается как возможная колония Земли в будущем. На сегодняшний день установлено, что температура на Марсе колеблется от минус 153 ºС до плюс 20 ºС. Разумеется, такие колебания неприемлемы для жизни человека, но существует целая программа по созданию на Марсе атмосферы схожей с земной. По оценкам ученых, с современными технологиями это займет примерно 450 лет. Конечно же, Солнечная система – это крупинка в нашей галактике, а наша галактика – крупинка во Вселенной. Основные выводы: – Солнечная система ограничивается поясом Койпера. В неё входят восемь основных планет, которые мы перечислили на сегодняшнем уроке: это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. – Плутон сегодня считается карликовой планетой и часто рассматривается как двойная планета вместе со своим спутником – Хароном. – Эклиптика – это путь, который Солнце проходит за земной год на фоне зодиакальных созвездий. – Небесный экватор – проекция земного экватора на небесную сферу. На небесном экваторе все солнечные сутки равны средним солнечным суткам. – Параллакс – это изменение положения видимого объекта относительно удаленного фона, в зависимости от положения наблюдателя. В частности, параллакс – это угол, под которым со звезды виден радиус орбиты Земли. Зная параллакс, можно рассчитать расстояние от Солнца до той или иной звезды.
– За 1 астрономическую единицу (а.е.) принято считать среднее расстояние от Земли до Солнца, которое приблизительно составляет 150 миллионов километров.
|
|
