WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 |

«Б.И. ФЕСЕНКО, А.А. КИРСАНОВ КОСМОС и ЗЕМЛЯ ПСКОВ 2000 1 PDF created with pdfFactory Pro trial version ББК 22.6я73 Ф 44 Печатается по решению редакционно-издательского ...»

-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ им. С.М. КИРОВА

Б.И. ФЕСЕНКО, А.А. КИРСАНОВ

КОСМОС

и

ЗЕМЛЯ

ПСКОВ 2000

1 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ББК 22.6я73 Ф 44 Печатается по решению редакционно-издательского совета ПГПИ им.

С.М.Кирова.

Рецензент: кандидат физико-математических наук В.А. Матвеев.

Фесенко Б.И., Кирсанов А.А.

Ф 44 Космос и Земля. Учебное пособие. Псков, 2000. - 168 с. + вкладка 16 с.

Учебное пособие представляет собой краткий свод данных о небе, как оно видно невооруженному глазу, о планете Земля и космосе, как среде обитания человечества, о проблеме поисков внеземного разума и об астрологии. Для студентов, школьников старших классов и лиц, интересующихся астрономией.

Ф © Псковский государственный педагогиISBN 5-87854-136-Х ческий институт им. С.М.Кирова (ПГПИ им. С.М.Кирова), Фесенко Б.И., © Кирсанов А.А., © PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Содержание Предисловие

Глава I. Космос при наблюдениях невооруженным глазом §1. Небо

§2. Главное движение и главное изменение на небе

§3. Звезды

§4. Планеты

§5. Кометы и метеоры

§6. Луна

§7. Солнце

Глава II. Население космоса §1. Как изучают космос?

§2. Ближайшие объекты космоса

§3. Солнечная система

§4. Звезды

§5. Малые звездные системы

§6. Скопления звёзд

§7. Галактика

§8. Метагалактика

Глава III. Земля §1. Общие сведения

§2. Внутренне строение

§3. Атмосфера

§4. Атмосферные процессы

§5. Сезонные изменения

§6. Биосфера

Глава IV. Проявления космоса на Земле §1. Энергетические воздействия Солнца

§2. Солнце и химический состав Земли

§3. Солнце и история

§4. Влияния Луны

§5. Совместные влияния Луны, Солнца и планет

§6. Метеорные тела

§7. Влияния планет

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Глава V. Проблемы существования и поиска внеземных §1. Аргументы в пользу существования жизни вне Земли



§2. Где искать жизнь?

§3. О возможности найти очаг разума в окрестности звезды типа Солнца

§4. Проблема поисков космических очагов разума

§5. Случай невозможности прямых контактов

§6. Проблема НЛО

Глава VI. Астрология и астрономия Глава VII. Математические основы §1. Небесная сфера

§2. Небесные координаты.

§3. Время

§4. Суточные движения

§5. Календарь

§6. Всемирное тяготение

§7. Законы Кеплера

§8. Космические скорости и полеты к планетам

§9. Видимые и абсолютные звёздные величины

§10. Движения звезд

§11. Радиусы звезд

§12. Принципы построения звёздных моделей

Заключение

Литература

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Это пособие написано прежде всего для студентов, в планы обучения которых не включены курсы “Астрономия” или “Астрофизика”. Его основная цель - сжатое изложение современных представлений о космосе, как о среде обитания человечества.

Значительное внимание в пособии уделено явлениям, которые можно наблюдать на небе невооружённым глазом; свойствам Земли, как планеты; астрологии как псевдонауке и проблеме существования и обнаружения космических очагов разума с кратким обсуждением проблемы НЛО.

Перечисленные темы не освещены или только слегка затронуты в школьных учебниках. Поэтому предлагаемое пособие может принести пользу и школьнику.

Некоторые из основных математических соотношений, используемых в астрономии, собраны в заключительной главе.

Этот раздел может быть пропущен читателем с недостаточной математической подготовкой.

По соображениям методического характера часть сведений, приводимых в одних разделах, повторяется в иной форме в других разделах.

Читатель не найдёт здесь описания астрономических методов (кроме редких исключений), а также не найдёт и экскурсов в исторические дали (кроме главы VI).

В приложениях, кроме традиционных таблиц с данными о планетах, звёздах и других космических объектах, приводятся исходные данные для расчёта и изготовления горизонтальных и вертикальных солнечных часов.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Космос при наблюдениях невооруженным Находясь на дне воздушного океана, мы смотрим в космос сквозь толщу атмосферы. Хотя в дневные часы её прозрачность бывает не хуже, чем ночью, днем из всех объектов космоса можно увидеть лишь Солнце, Луну и, очень редко, яркие болиды и сверхновые звезды (в частности, грандиозные взрывы звёзд невооруженным глазом легко наблюдались днём в 1054 и 1572 годах).

Воздух интенсивно рассеивает солнечный свет (тем сильнее, чем короче длина волны), чем и создаётся ощущение голубого (ясного) неба. На самом деле синий и фиолетовый свет рассеивается еще сильнее, чем голубой свет, но на последний приходится большая доля солнечного излучения.

С рассеиванием света связано изменение цвета самих светил, их покраснение, особенно заметное у горизонта. Кроме того, у горизонта светила тускнеют из-за увеличения пути света в воздухе, когда луч идёт почти по касательной к поверхности Земли, рис.1.





Поэтому при наблюдениях из космоса светила выглядят более яркими и более голубыми, чем если их наблюдать с поверРис. 1.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com По соглашению между астрономами всё небо разделено на неравных участков, названных созвездиями, рис.2. Первоначально же созвездиями называли группы близких друг к другу (на небе) звезд, образующих узоры, которые напоминают контуры животных, предметов обихода, мифических существ и т.д.: Лев, Заяц, Рысь, Волк, Дельфин, Жираф, Козерог, Лисичка, Овен, Телец, Ящерица;

Ворон, Голубь, Журавль, Лебедь, Орел, Павлин, Райская птица; Весы, Компас, Микроскоп, Насос, Резец, Секстант, Сетка, Телескоп, Треугольник, Циркуль, Часы, Чаша; Андромеда, Возничий, Волопас, Геркулес, Дракон, Кассиопея, Кентавр, Орион, Пегас, Стрелец, Цефей и Кроме звезд в созвездия входят планеты, кометы, туманности, звездные скопления, галактики и скопления галактик. Однако не все они доступны невооружённому глазу.

Бывают ночи, когда условия для астрономических наблюдений особенно благоприятны. Если Луна находится под горизонтом, небо оказывается особенно темным и на нём видны самые слабые звезды (из различимых невооруженным глазом). В эти периоды хорошо наблюдается Млечный Путь - серебристая PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Рис.3. Фрагмент Млечного Пути на звёздной карте.

полоса, тянущаяся сквозь все небо, рис. 3.

§2. Главное движение и главное изменение на небе Главное движение - суточное. Наблюдения свидетельствуют, что любая звезда за 23ч56м04с описывает на небе полную окружность (называемую суточной параллелью). Центры таких окружностей лежат на невидимой прямой, которая называется осью мира. Северная часть этой оси проходит вблизи звезды Полярной в направлении точки, называемой северным полюсом мира Суточное движение звёзд имеет ту же природу, что и движение окружающих предметов с точки зрения наблюдателя, сидящего на вращающемся кресле. В данном случае роль кресла играет вращающаяся Земля. Ось мира, упомянутая выше, параллельна оси вращения Земли и проходит через глаз наблюдателя.

Наибольшая из суточных параллелей называется небесным экватором. Он параллелен экватору Земли. Линию горизонта небесный экватор пересекает в точках востока и запада. Более точные определения приводятся в главе VII.

Главное изменение - это изменение в условиях наблюдения звездного неба с периодом в один год. Оно проявляется в том, что в каждые следующие сутки момент прохождения звезды через неPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com точки зрения земного наблюдателя) с периодом в один год. За сутки это смещение (навстречу суточному движению звезд) составляет приблизительно 3600/365 10. Этому углу соответствует во времени запаздывание на 4м (Солнца относительно звезд).

При внимательном разглядывании звезда представляется светящейся точкой, иногда с расходящимися лучами. Явление лучей связано с особенностью зрения и не имеет отношения к физической природе звезды.

Любая звезда - это удаленное от нас солнце. Ближайшая из звезд - Проксима - находится в 270000 раз дальше от нас, чем Солнце. Самая яркая звезда неба Сириус в созвездии Большой Пёс, расположенная на расстоянии 8 10 13км, имеет примерно такую же яркость, как и 100-ваттная электрическая лампочка на расстоянии 8 км (если не учитывать ослабление света в атмосфере). Но для того, чтобы лампочка была видна под таким же углом, под которым виден диск далёкого Сириуса, ее диаметр должен быть равен 1 мм!

При хорошей видимости и нормальном зрении над горизонтом одновременно можно увидеть около 2500 звёзд. Имеют собственные имена 275 звезд, например, Алголь, Альдебаран, Антарес, Альтаир, Арктур, Бетельгейзе, Вега, Гемма, Дубхе, Канопус (вторая по яркости звезда), Капелла, Мицар, Полярная (путеводная звезда), Регул, Ригель, Сириус, Спика, Сердце Карла, Тайгета, Фомальгаут, Шеат, Этамин, Электра и др.

Вопрос, сколько звезд в данном созвездии, лишен смысла, так как ему недостает конкретности. Для ответа необходимо знать остроту зрения наблюдателя, время, когда ведутся наблюдения (от этого зависит яркость неба), высоту созвездия (у горизонта трудно обнаружить слабую звезду из-за атмосферного ослабления света), место наблюдения (в горах атмосфера чище, прозрачнее - поэтому видно больше звезд) и т.д. В среднем на одно созвездие приходится примерно 60 звезд, наблюдаемых невооруженным глазом (у Млечного Пути и в больших созвездиях больше всего). Например, в созвездии Лебедь можно насчитать PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com до 150 звёзд (область Млечного Пути); а в созвездии Лев - только 70. В небольшом созвездии Треугольник видно всего 15 звезд.

Если же учитывать звезды до 100 раз более слабые, чем самые слабые звезды, ещё различимые зорким наблюдателем, то в среднем на одно созвездие будет приходится около 10000 звезд.

Звезды различаются не только по их яркости, но и по цвету.

Например, Альдебаран (созвездие Телец), Антарес (Скорпион), Бетельгейзе (Орион) и Арктур (Волопас) - красные, а Вега (Лира), Регул (Лев), Спика (Дева) и Сириус (Большой Пёс) - белые и голубоватые.

Звезды мерцают. Это явление хорошо заметно у горизонта.

Причина мерцания - оптическая неоднородность атмосферы. Прежде, чем попасть в глаз наблюдателя, свет звезды пересекает в атмосфере множество мелких неоднородностей. По своим оптическим свойствам они похожи на линзы, концентрирующие или рассеивающие свет. Непрерывное перемещение таких линз и является причиной мерцания.

Причину изменения цвета при мерцании поясняет рис.6, из к разбалансировке цветов.

В отличие от общего мерцания, цветовое можно заметить только у звезд близких к горизонту.

У некоторых звезд, названных переменными звездами, изменения яркости происходят гораздо более медленно и плавно, чем при мерцании, рис. 7. Например, звезда Алголь (Дьявол) в PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com созвездии Персей меняет свою яркость с периодом 2,867 суток.

Причины “переменности” звезд многообразны. Если две звезды обращаются вокруг общего центра масс, то одна из них может периодически закрывать другую (случай Алголя). Кроме того, некоторые звезды меняют яркость в процессе пульсации. У других взрывах на поверхности. Иногда взрывается вся звезда (тогда наблюдается сверхновая звезда, светимость которой в миллиарды раз превосходит солнечную).

Движения звезд друг относительно друга со скоростями в десятки километров в секунду приводят к постепенному изменению звездных узоров на небе. Однако продолжительность жизни человека слишком мала, чтобы такие изменения удалось заметить при наблюдениях невооружённым глазом.

Похожие на звезды светила, перемещающиеся относительно звёзд и не мерцающие, были известны ещё в глубокой древности под названием “планеты”. Они всегда наблюдаются только в поясе зодиака. Перемещение одной из них на фоне звёзд в течение нескольких месяцев показано на рис.8.

Из планет самая яркая - Венера. Она видна иногда даже на PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com фоне темно-голубого вечернего (или утреннего) неба, когда другие светила (кроме Луны) ещё или уже не видны. Со времен Николая Коперника (XVI век) перемещения планет на небе стали объяснять, как отражение двух движений: 1 - самой планеты вокруг Солнца по почти круговой орбите и 2 - земного наблюдателя (тоже вокруг Солнца).

Петлеобразные траектории существуют лишь с точки зрения наблюдателя, находящегося на Земле. Если его мысленно поместить на Солнце, то все планеты, включая Землю, с разными скоростями будут двигаться всегда в одну и ту же сторону вблизи линии, проходящей вдоль пояса зодиака (см. ниже). При этом Меркурий, ближайший к Солнцу, совершит полный оборот за 88 суток, Венера - за 225 суток, Земля - за 365 суток (округлённые значения) и т.д. Все известные большие планеты, в том числе, Уран, Нептун и Плутон, не наблюдаемые невооруженным глазом, схематически показаны на рис.9 в порядке их удаления от Солнца. Вблизи прерывистой линии расположен пояс астероидов, разделяющий планеты земной группы и планеты-гиганты группы Юпитера.

В кружках орбитальные периоды даны в сутках, PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Перемещаясь на фоне звезд (при наблюдениях с Земли), планеты меняют свою яркость. Под яркостью здесь понимается сила зрительного ощущения, определяемая количеством световой энергии, поступающей за единицу времени на единицу площади. Яркость планеты определяется отражательными свойствами ее поверхности (или облачного слоя), расстояниями от Солнца и Земли, а также тем, как наблюдается с Земли дневная сторона планеты (обращенная к Солнцу). Если разные части планеты по-разному отражают солнечный свет, то яркость изменяется по мере поворота планеты вокруг ее оси. Наконец, в случае Сатурна следует учесть существование кольца, которое иногда наблюдается с ребра и в эти периоды не увеличивает яркость (для невооруженного глаза Сатурн с опоясывающим его кольцом - светящаяся точка).

Венера - третье по яркости светило (после Солнца и Луны). К Солнцу она в 1,38 раза ближе, чем Земля, и поэтому не отходит от него дальше 480. Она не видна в полночь (за исключением околополярных областей Земли). Юпитер же иногда виден всю ночь. При отсутствии Луны и Венеры он обычно превосходит по яркости все остальные светила - “царь неба”. По цвету он почти неотличим от Марс резко выделяется среди планет своим красным цветом. Если все наблюдаемые невооруженным глазом планеты расположить в порядке перехода от красного цвета к голубому, включив в этот ряд и Землю, наблюдаемую из космоса, то получится такая последовательность: Марс, Сатурн, Меркурий, Юпитер, Венера и Земля. Еще одна особенность Марса - очень широкий диапазон значений его яркости. Если обозначить через отношение максимальной яркости планеты к минимальной за большой срок, то получатся значения, приведенные в следующей таблице:

Максимальная яркость Марса бывает в периоды, когда он находится ближе всего к Солнцу и к Земле. Такое случается во время PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com быть в любом другом месяце. Во время противостояния планеты (более далекой от Солнца, чем Земля) она наблюдается выше всего над горизонтом ровно в полночь (Солнце глубже всего погружается Почему планеты наблюдаются только в зодиакальных созвездиях? Причина в том, что плоскости планетных орбит вокруг Солнца почти совпадают с плоскостью орбиты Земли (исключением является Плутон). При наблюдении с Земли планета всегда располагаются вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (см. главу VII), то есть вблизи эклиптики, которая и является средней линией пояса зодиака. Поэтому планета всегда находится в одном из следующих созвездий: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, (Змееносец), Стрелец, Козерог и Водолей. Название, заключенное в скобки, относится к созвездию, границы которого после их изменения в 20-е годы 20-го века стала пересекать эклиптика. Однако, ввиду того, что планеты могут на несколько градусов отходить от эклиптики, они иногда на небольшое время заходят в созвездия Кит, Секстант и Орион.

Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она перемещается по своей орбите. Это видно из рис.10, на котором выделены дуги орбит двух планет, проходимые за одно и то же время.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com С точки зрения земного наблюдателя разные планеты время от времени сближаются друг с другом. Иногда угловое расстояние между ними составляет десятые доли градуса. Такие случаи привлекают особое внимание наблюдателей.

В отличие от звезд и планет, которые невооруженный глаз воспринимает как светящиеся точки, комета наблюдается в виде удлиненного пятнышка, в котором при внимательном изучении можно разглядеть относительно яркое сгущение - “голову” и конусообразный “хвост”. При помощи телескопа ежегодно обнаруживают 5-10 комет, но редко какая-нибудь из них настолько яркая, что доступна наблюдению невооруженным глазом. Как и планеты, кометы движутся вокруг Солнца. Но в отличие от планетных орбит траектории движения комет обычно сильно вытянутые. Периоды обращений вокруг Солнца заполняют интервал от нескольких лет (комета Энке - 3,28 года) до нескольких тысяч лет (комета Хейла-Боппа - 3000 лет).

Ядро кометы, из которого выходят струи газа, плазмы и пыли тем более интенсивные, чем ближе к Солнцу подходит комета, представляет собой огромный (от километра до десятков километров в диаметре) снежный ком. Он состоит из молекул, содержащих водород, кислород (например, H2O), углерод и азот, а также из пыли, которая улетучивается по мере сублимации льда (то есть при переходе в газообразное состояние под действием излучения Солнца). В ядре имеются и более крупные твердые частицы.

светового давления плазма, газ и пыль, истекающие из ядра, образуют хвост длиною в миллионы и десятки миллионов килоРис. 11.

метров, направленный прочь от PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Солнца (рис.11). Достаточно крупные пылинки и камешки постепенно распределяются вдоль кометной орбиты. Если она пересекает орбиту Земли, то в определенное время года, когда Земля близка к соответствующей точке пересечения, можно наблюдать множество метеоров (“падающих звезд”). Метеор - это не что иное, как световое явление (на высотах 80 - 120 км), возникающее при вторжении в земную атмосферу метеорного тела - частички бывшей кометы.

Частицы настолько малы, что они полностью разрушаются, не успевая достичь поверхности Земли. Они дают знать о себе внезапно появляющейся и быстро исчезающей полоской света. Если такие полоски изобразить на звёздной карте, то окажется, что их линии пересекутся приблизительно в одной и той же точке. Ее называют радиантом метеорного потока, рис.12.

В среднем, после полуночи метеоры наблюдаются в два раза чаще, чем в первой половине ночи. Одно из объяснений состоит в том, что во втором случае явление метеора вызывают метеороиды, догоняющие Землю (при ее движении вокруг Солнца). ОтносительРис. 12.

ная скорость частиц при вхождении в атмосферу меньше, чем в том случае, когда они движутся навстречу Земле (так бывает после полуночи). Кроме того, как показывают наблюдения, больше всего метеоров появляется с июля по ноябрь. Методом радиолокации метеоры (а точнее, ионизированный воздух метеорного следа) можно наблюдать и в дневное время. Невооруженным глазом такие метеоры можно было бы заметить только во время полного солнечного PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Метеоры, не уступающие в яркости молодой Луне, называют болидами. Их, в принципе, можно наблюдать в любое время суток, но встречаются они очень редко. Полёт метеорного тела, вызывающего явление болида, в некоторых случаях заканчивается падением метеорита. Чтобы облегчить его поиски, следует засечь максимальную угловую высоту болида над горизонтом и запомнить направление на точку пересечения траектории болида с горизонтом.

Явление болида иногда сопровождается звуковыми эффектами (постепенно затухающий гром, иногда - шелест).

Наиболее яркие болиды обычно связаны с крупными метеороидами, прилетающими из пояса астероидов. Метеоры, не входящие в известные метеорные потоки, называют спорадическими. Ниже приводятся примеры метеорных потоков.

Кассиопеиды. Радиант находится в созвездии Кассиопея.

Наибольшая активность приходится на 28 июля.

Персеиды. Персей - 11-12 августа.

Авригиды. Возничий - 30 августа.

Геминиды. Близнецы - 13 декабря.

Существует поверье, что если успеть загадать желание пока наблюдается метеор, то оно обязательно исполнится. Метеор как бы проверяет силу желания. Если экзамен выдержан, то тем самым подтверждается решимость бороться за исполнение желания. Но очень трудно бывает успеть вспомнить и проговорить желание за те доли секунды, пока длится явление метеора.

Из всех светил Луна - наиболее подходящий объект для наблюдений невооруженным глазом. На Солнце невозможно смотреть без защитного фильтра, а его диск, неизменно круглый (вдали от горизонта), обычно беден деталями. Другие светила выглядят светящимися точками за исключением редко появляющихся ярких комет, метеоров и едва различимого пятна туманности в созвездий PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Луна же предстаёт перед наблюдателем в разных обличьях благодаря смене фаз, она дает возможность любоваться ее пепельным светом, а находясь у горизонта, поражает своими большими размерами. Луну можно увидеть и очень яркой (в полнолуние) и совершенно черной (в моменты солнечных затмений), и кирпично-красного цвета, когда она попадает в тень Земли или когда находится у горизонта.

На рис.13 показаны четыре положения Луны (L1-L4) на ее орбите вокруг Земли (Т); В и С - точки пересечения этой орбиты с плоскостью орбиты Земли. Солнце находится справа на расстоянии в 400 раз превышающем радиус лунной орбиты и на рисунке не показано. При движении системы Земля-Луна вокруг Солнца угол межРис. 13.

ду отрезками ВС и ТL1 непрерывно изменяется. Если Луна находится в точке L1, то она обращена к Земле своим ночным полушарием и наблюдается новолуние. Если при этом точка L1 располагается вблизи одной из точек В или С, то на Земле происходит затмение Солнца. Если же в момент новолуния линия ВС перпендикулярна направлению на Солнце, то угол между последним и направлением с Земли на Луну достигает приблизительно 10 угловых диаметров Солнца. При отсутствии помехи со стороны яркого дневного неба в этот момент был бы виден тончайший серпик дневного полушария Точки лунной орбиты L2, L3 и L4 соответствуют первой четPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com верти, полнолунию и последней четверти. В первом и последнем случаях с Земли видна половина дневного полушария Луны. Очевидно, своей выпуклостью серп Луны направлен на Солнце.

Интервал времени между последовательными новолуниями в среднем равен 29,53 суток. Но отсюда не следует, что от новолуния до полнолуния проходит ровно 14,765 суток. Реальное значение этого интервала может отличаться от приведенного выше более, чем на сутки, поскольку Луна движется по своей орбите неравномерно. На рис.14 отрезок орбиты L1А L3 Луна проходит за время, большее 14,765 суток (вытянутость орбиты преувеличена). Но угол между отрезками АР и L1L3 изменяется при движении системы Земля-Луна вокруг Солнца.

Луну принято называть “молодой” в период от новолуния до полнолуния и “старой” - от полнолуния до следующего новолуния. В первом случае лунный лимб направлен выпуклостью вправо, а терминатор находится слева; во втором случае лимб и терминатор меняются местами (рис.15). Таким образом, лимб Рис. 14.

старой Луны похож на букву “С”.

Наблюдения свидетельствуют, что в течение месяца Луна движется на фоне звезд справа налево (если наблюдать из пунктов, расположенных севернее географической широты 28,60; для пунктов, расположенных южнее широты - 28,60 - слева направо; в промежуточных пунктах могут встретиться оба случая). Относительно Солнца Луна тоже движется справа налево, возвращаясь к нему кажРис. 15.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com дые 29,53 суток (синодический месяц). При этом она всегда находится вблизи эклиптики и лишь изредка выходит за пределы зодиакальных созвездий.

Особенность суточного смещения Луны относительно Солнца поясняет рис.16. Чем дальше Луна отходит от Солнца, тем больше расстояние S между средними точками лимба и терминатора.

Существует поверье: “Если молодой месяц стоит прямо или слегка наклоняется, последуют ясные дни”. Возможно, оно имеет под собой реальную основу. На рис.17 показаны положения эклиптики (см.Гл.VII) в моменты весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствий при заходе Солнца. Показан также небесный экватор, приблизительно соответствующий суточной параллели СолРис. 16.

нца в эти периоды. Можно заметить, что серп молодого месяца стоит почти прямо при заходе Солнца осенью. В остальное время видимости, двигаясь параллельно небесному экватору, он остаётся очень близким к горизонту. Весною же, находясь в той же фазе, Луна поднимается над горизонтом высоко и её серп сильнее наклонён к PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com горизонту, чем осенью. Следовательно, в приведенном поверье речь идёт об осеннем молодом месяце (именно осенью серп стоит почти прямо). Будучи весьма тусклым и располагаясь у самого горизонта (а значит лунный свет сильно ослабляется атмосферой), такой месяц может привлечь к себе внимание только при очень хорошей прозрачности воздуха. Но ясные дни (и ночи) обычно идут сериями.

Поэтому вполне вероятно, что если сегодня настолько ясное небо, что виден тусклый, прямо стоящий молодой месяц, то оно будет таким же и в последующие дни.

Поверхностная яркость нашего спутника (точнее, его видимого с Земли дневного полушария) возрастает от новолуния к полнолунию, затем убывает к следующему новолунию. В среднем эта яркость при полнолунии в 6 раз больше, чем в первой и третьей четвертях. Объяснение следующее: при полнолунии не видны тени от неровностей лунного рельефа, так как источник света (Солнце) находится за спиной наблюдателя; при других фазах тени занимают значительную часть поверхности, уменьшая ее яркость, рис.18.

Причиной пепельного света Луны является солнечный свет, вначале отразившийся от Земли (и изменивший при этом свой цвет), а затем осветивший ночное полушарие Луны, рис.19. Пепельный свет имеет серо-голубой цвет.

Удивительное зрелище представляет Земля, наблюдаемая с Луны. Во-первых, она почти неподвижно “висит” на одном и том же месте на черном небе Луны. Этим она отличается от звезд, планет и Солнца, которые движутся, хотя и медленно (от восхода до захода этих светил проходит около двух недель). Во-вторых, угловая плоPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com щадь диска Земли на лунном небе в 13,3 раза больше площади лунного диска на земном небе. Кроме того, поверхностная яркость Земли больше (и намного), чем у Луны. В итоге, лунный фонарик (Земля) светит в среднем в 37 раз сильнее, чем земной (Луна). В третьих, вид Земли изменяется не только из-за изменения условий освещения Солнцем той половины, которая обращена к Луне (между лунными и земными фазами существует обратная зависимость: полнолунию соответствует новоземлие и т.д.). Земля вращается вокруг оси так, что с Луны можно видеть то материки, то океаны, то светлые, то темные участки поверхности Земли.

Отсюда следует, что яркость пепельного света должна существенно изменяться со временем. Наблюдения это подтверждают.

Чем тоньше лунный серп, тем шире земной серп, наблюдаемый с Луны, и тем ярче пепельный свет. Благодаря ему в полевой бинокль на ночном полушарии нашего спутника можно легко разглядеть лунные “моря” и крупные кратеры. Возможно, при идеальных условиях наблюдений это доступно и невооруженному глазу.

Видимые (угловые) размеры Луны. Двигаясь вокруг Земли по вытянутой орбите Луна изменяет свои угловые размеры. Так, в перигее (см. Гл.VII) её угловой диаметр в 1,12 раза (а угловая площадь в 1,25 раза) больше, чем в апогее. Однако, у горизонта Луна кажется в несколько раз большей, чем тогда, когда она находится высоко над нами. Иллюзорность этого явления подтверждают результаты измерений поперечного диаметра лунного диска при разных его положениях относительно горизонта. При отсутствии угломерных инструментов можно воспользоваться, например, спичкой, отмеряя тот PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ее отрезок, который на расстоянии вытянутой руки точно соответствует диаметру Луны.

Иллюзорное увеличение видимого размера у горизонта наблюдается также у Солнца и созвездий. Объяснил это явление еще Птолемей (2-ой век нашей эры). Оно связано с особенностью восприятия человеком удаленных объектов, расположенных Другие явления, имеющие отношение к Луне, рассматриваются в §7.

Общий вид. Слепящий свет препятствует наблюдениям Солнца невооруженным глазом. Но при заходе или восходе, когда солнечный диск касается горизонта, наблюдения можно вести без труда. В этих случаях атмосфера играет роль защитного фильтра. Однако, ослабляя свет, этот фильтр искажает цвет светила (делая его красным) и деформирует диск (сплющивая его в вертикальном направлении). Сплющивание объясняется тем, что изза преломления света в атмосфере, плотность которой убывает с высотой, любой луч представляет собой кривую, вогнутостью своей обращенную вниз (рис.20). Следствием этого является увеличение угловой высоты светила над горизонтом, тем более значительное, чем ближе светило к горизонту.

Солнечный диск можно представить в виде совокупности светящихся точек. Нижняя точка истинного солнечного диска благодаря рефракции (т.е. преломлению света) приподнимается сильнее, чем верхняя. Поэтому солнечный диск деформируется (рис.21) Как видно из рисунка, вследствие атмосферной рефракции у горизонта солнечный диск приподнимается больше, чем на величину своего углового диметра равного 32. Это явление существенно влияет на продолжительность дня. В момент начала или конца дня верхний край солнечного диска касается снизу горизонта (рис.22).

Здесь имеется в виду тот диск, который видит наблюдатель. При этом центр истинного солнечного диска находится под горизонтом PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com на глубине 35 + 16 = 51, где 35 и 16 соответственно угол рефракции на горизонте и угловой радиус Солнца. В результате, продолжительность дня увеличивается по сравнению с тем, что ожидаРис. 21. Сплошной овал контур видимого диска, лось бы при нулевом угловом диаметре и отсутствии атмосферной В марте и сентябре день увеличивается приблизительно на величину где - географическая широта пункта (см. Гл.VII). Например, на экваторе и в Пскове величина t в марте и сентябре соответственно равна 6,8 м и его захода.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 12,8 м. Таким образом, утверждение, что на экваторе всегда день равен ночи - неточное.

Для ослабления блеска Солнца применяют темный светофильтр. Им может служить кусок стекла, закопченного на пламени свечи, защитное стекло, применяемое при электросварке, или кусочек засвеченной, но непроявленной фотопленки. Солнечный диск наблюдается как круг с очень четким, резким краем. Тот полупрозрачный слой солнечной атмосферы, из которого исходит наблюдаемый свет (фотосфера), имеет полутолщину всего 300 км, тогда как радиус Солнца равен 696000 км. Поэтому спад яркости на самом краю диска происходит в колечке, ширина которого меньше 1. Между тем, разрешающая способность человеческого зрения составляет около 1.

Защитный светофильтр окажется незаменимым при наблюдении солнечных затмений. Ниже рассматриваются некоторые обстоятельства, связанные с затмениями.

Если бы плоскости орбит Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца совпадали, то затмения происходили бы при каждом новолунии - в тропической зоне и вблизи нее. На самом деле угол между этими плоскостями составляет 5,10 и для затмения необходимо, чтобы новолуние случилось в момент, когда Луна располагается вблизи линии пересечения упомянутых плоскостей (вблизи линии узлов). В течение года такие условия выполняются от двух до пяти раз. Столько же раз затмения и происходят, причем они бывают частными (при прохождении по солнечному диску Луна не закрывает его полностью и не оказывается внутри него), полными (в течение нескольких минут или долей минуты лунный диск полностью перекрывает солнечный) и кольцеобразными (лунный диск целиком находится внутри солнечного, но не закрывает его полностью), рис.23.

В каком-нибудь определенном пункте солнечные затмения наблюдаются гораздо реже, чем на всей Земле. Например, в данном пункте полное затмение случается один раз в 200 - 400 лет, так как диаметр лунной тени на поверхности Земли не превосходит 270 км.

Частные затмения происходят гораздо чаще, но во многих случаях, PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com большинство людей их не замечает. Дело в том, что смотреть на Солнце незащищенным глазом трудно и опасно. Но даже, если на краткое время взглянуть на него, то можно и не заметить (будучи ослепленным) надвигающегося диска Луны, если фаза затмения (максимальная доля солнечного диаметра, закрытая Луной) не больше 0,4 - 0,5. Продолжительность затмения t определяется как интерРис. 23. 1 - положения участков Земли, где было или будет полное солнечное затмение, спсобное превратиться в кольцеобразное, 2 - область полных затмений, 3 - область кольцеобразных затмений, 4 - область частных затмений Солнца. Такие же номера присвоены изображениям соответствующих видов затмений.

вал между первым и последним касанием Солнца диском Луны.

Максимальную фазу затмения можно рассчитать по приближенной Здесь величина t, выраженная в часах, не больше 2,1.

Среди лунных затмений, которые могут происходить при полнолуниях, различают полные и частные, теневые и полутеневые затмения. При теневом затмении Луна видна лишь благодаря солнечному свету, преломленному в земной атмосфере, рис.24.

Лучи, проходящие у самой поверхности Земли, преломляются так сильно, что Луны не достигают. Чем больше минимальное расстояние солнечных лучей от поверхности Земли, тем слабее они преломляются (во все более разреженных слоях атмосферы) и тем дальPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ше отстоит от центра Земли точка, в которой они концентрируются.

Но при разных затмениях Луна находится на разных расстояниях от Земли (из-за вытянутости лунной орбиты). Это - одна из причин, почему окраска диска Луны меняется от затмения к затмению. Цвет этого диска зависит от того, как сильно рассеивается и ослабляется коротковолновая составляющая солнечного света на разных высоРис. 24.

Нередко солнечные и лунные затмения служат поводом для распространения суеверий среди людей, не изучавших астрономию. В настоящее время такие суеверия пытаются оживить астрологи. Полезно знать, что “кровавый” цвет Луны вовсе не является предвестником каких-то бедствий. Он имеет то же объяснение, что и красный цвет заходящего или восходящего Солнца.

В момент лунного теневого затмения лунный наблюдатель как раз и видит Солнце у земного горизонта, причём искаженное рефракцией изображение светила предстает в виде тончайшего яркокрасного кольца, опоясывающего диск Земли, повернутой к наблюдателю своей ночной стороной.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Возможности зрения многократно усиливаются и обогащаются благодаря применению телескопов и радиотелескопов, фотографии и электроники.

Самые большие наземные телескопы имеют мозаичные зеркала диаметром в 10 метров (обсуждаются проекты создания и гораздо больших инструментов). Их устанавливают в горах, в тех местах Земли, где атмосфера особенно прозрачна.

Вогнутые зеркала (с системами линз) концентрируют излучение на небольшой площади приемника излучения (глаз, фотографическая пластинка, электрофотометр, спектрограф и т.д.).

Применяя длинные экспозиции при фотографировании, можно изучать светила в миллионы раз более слабые, чем те, которые еще доступны невооружённому глазу. Сопоставляя результаты наблюдений в разное время, можно изучать движения звезд, находить расстояния до них, исследовать изменения блеска и положения линий в спектрах переменных и двойных звезд.

В последние 50 лет результаты оптических наблюдений существенно дополняются наблюдениями в радиодиапазоне.

Еще один источник данных о космосе появился благодаря успехам космонавтики (4 октября 1957 года - международно признанная дата начала космической эры). Весьма эффективным оказался телескоп имени Хаббла, обращающийся вокруг Земли за пределами её атмосферы. В поле зрения этого телескопа с диаметром зеркала 2,4 м оказывается в разное время практически любая область неба. Благодаря отсутствию помех со стороны земной атмосферы этот телескоп по своим возможностям не уступает крупнейшим телескопам, установленным на поверхности Земли.

Космические летательные аппараты (КЛА) проводили исследования поверхностей Луны, Марса, атмосфер Юпитера, Венеры, а также других планет (в том числе, астероидов), их спутPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ников, комет и атмосферы Солнца при пролёте на небольших расстояниях от них. При помощи лунных экспедиций и возвращаемых автоматических станций на Землю доставлены образцы пород из разных участков поверхности нашего спутника.

Весь поток получаемой таким путём космической информации обрабатывается и анализируется при помощи быстродействующих компьютеров. В частности, без такой помощи было бы очень трудно строить модели звездных систем и самих звезд.

Время от времени мимо Земли проносятся метеороиды (тела с поперечником до одного километра) и кометы. Некоторые из них падают на Землю.

Из более крупных космических объектов ближайшим является наш постоянный спутник - Луна. Она практически полностью лишена атмосферы и воды (хотя не исключена возможность того, что в полярных областях Луны на дне некоторых кратеров, куда ни разу не падал солнечный свет, имеется небольшое количество льда). Период обращения Луны вокруг Земли, составляющий около четырех недель, в точности равен периоду её вращения вокруг оси. Поэтому Луна всегда повернута к нам одной и той же стороной (вокруг Земли и вокруг оси Луна вращается против часовой стрелки, если наблюдать, поднявшись над северным полюсом Земли). Причина этого - земная гравитация, вызывающая приливы в теле Луны и еще в далеком прошлом затормозившая вращение нашего спутника.

Всё же наблюдениям с Земли доступно не 50 % площади поверхности Луны, как можно было бы ожидать, а 59 %. Объяснение состоит в том, что вращение Луни вокруг оси равномернее, а вокруг Земли (по эллиптической орбите) неравномерное. Обратная сторона Луны, недоступная для наблюдений с Земли, оказалась более светлой и гористой, чем видимая сторона (по данным, полученным при помощи КЛА).

Невооруженным глазом на Луне можно разглядеть светлые и тёмные пятна. Их назвали соответственно материками и моряPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ми (хотя воды в этих “морях” нет). Уже в небольшой телескоп или даже в бинокль можно увидеть множество кратеров. Кратер представляет собой кольцевой вал, окаймляющий несколько пониженную обычно ровную поверхность; в центре кратера часто наблюдается горка. Самые крупные кратеры имеют в поперечнике сотни километров и число кратеров быстро растет при уменьшении размеров.

Крупных кратеров в расчете на единицу площади больше всего в материковых областях. Мелкие и мельчайшие кратеры встречаются одинаково часто везде.

Кроме материков, морей и кратеров на Луне существуют и другие образования: горные хребты (обычно на окраинах морей), “валы”, “борозды” и др. В названиях многочисленных кратеров запечатлена история наук (“Коперник”, “Кеплер”, “Дарвин”, “Циолковский”, “Павлов” и др.) Названия горных хребтов такие же, как и на Земле (“Алтай”, “Кавказ”, “Альпы” и др.) По впечатлениям людей, побывавших на Луне, ее притяжение, в шесть раз более слабое, чем на Земле, приятнее невесомости. Более удобным, чем ходьба, способом передвижения являются прыжки. Вещество лунной поверхности наряду с микроскопически малыми стеклянными шариками содержит частицы с острыми краями, из-за чего рабочие поверхности инструментов быстро стираются. Относительное содержание в лунном веществе главных химических элементов (кислорода, кремния и алюминия) почти такое же, как и в земной коре.

Существуют отличия от Земли по минералогическому составу, так как на Луне отсутствуют атмосфера, жидкая вода и Видимое полушарие Луны, каким оно наблюдается в небольшой телескоп, с обозначениями некоторых образований поверхности показано на рис.25 фотовкладки. Числовые данные о Луне приводятся в Гл.IV.

У Земли имеются ещё и пылевые спутники (облака Кордылевского). Их очень трудно обнаружить на земном небе, так как плотность пыли там ничтожно мала. Одно облако опережает Луну на 60 0, другое на столько же отстает (облака находятся вблизи лунной орбиты).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Система Земля-Луна входит в состав Солнечной системы, основная масса которой сосредоточена в Солнце. Солнце является центром всех движений (в том числе и спутников планет, которые вращаясь вокруг планет, вместе с последними движутся вокруг Солнца). Именно благодаря солнечной гравитации система не распадается, а существует уже около 5 млрд. лет.

В состав системы входит 9 больших планет, многие тысячи малых планет - астероидов, метеорные тела и кометы. Об относительных размерах планет можно судить по рис.26, на котором астероиды изображались бы точками.

Рис. 26. Относительные размеры больших планет на Средние расстояния больших планет от Солнца удовлетворяют приближенной формуле Тициуса - Бодэ:

где расстояние выражено в астрономических единицах (1а.е.=149,6 106 км) и величина n - порядковый номер планеты, считая от Солнца (Венера - 2, Земля - 3, Марс - 4, средняя линия пояса астероидов - 5, Юпитер - 6, Сатурн - 7 и Уран - 8). Для Меркурия, Нептуна и Плутона, не удовлетворяющих этой завиPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com симости, округленные значения величины r равны соответственно Если через i обозначить угол между плоскостями орбит Земли и планеты, то окажется, что наибольшие значения величины i достигаются у Плутона (17,20) и Меркурия (7,00). Для остальных 6 планет среднее значение величины i равно 1,950.

Плоскость экватора Солнца составляет с плоскостью орбиты Земли угол 7,250, причем Солнце вращается в ту же сторону, что и Земля с другими планетами. Такая особенность солнечной системы может свидетельствовать о том, что Солнце и планеты имеют общее происхождение.

Вблизи Солнца расположены относительно небольшие, плотные планеты (верхний ряд на рис.26). Это планеты группы Земли. У них атмосферы либо отсутствуют (Меркурий), либо занимают небольшую долю всего объема планеты. Остальные планеты (кроме астероидов и Плутона) принадлежат к группе Юпитера. Их средняя плотность существенно меньше, чем у планет группы Земли. Например, у Сатурна она в 7,8 раза меньше средней плотности Земли. Обширные атмосферы этих планет состоят, в основном, из водорода и гелия.

Среди четырех планет, ближайших к Солнцу, только у Земли имеется спутник с диаметром большим 1000 км (Луна). У Юпитера таких спутников - четыре, у Сатурна - пять, у Урана - четыре и у Нептуна - один.

Орбиты планет земной группы и группы Юпитера в разных масштабах показаны на рис.27 и 28. На первом из них прерывистой линией показана орбита гипотетической малой планеты после усреднения элементов орбит 10 самых крупных астероидов, причем усреднение выполнено с использованием весового множителя, пропорционального объему астероида. Для типичного астероида среднее расстояние от Солнца получилось равным 2,73 а.е., тогда как по формуле Бодэ при n = 5 расчет дает значение 2,8 а.е. (близкое к наблюдаемому). Такое совпадение свидетельствует в пользу существования в прошлом планеты, впоследствии расколовшейся.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Названия больших планет известны почти всем. Труднее заполнить их в порядке удаления планет от Солнца. Легче запомнить два слова неизвестного языка: МЕВЕЗЕМА и ЮСУНП.

Богатые сведения о планетах получены при помощи КЛА.

Вероятно, в Солнечной системе жизнь существует только на Земле. Меркурий лишён атмосферы и воды. Мощная атмосфера Венеры почти вся состоит из углекислого газа. Присутствие его явPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ляется причиной сильного парникового эффекта, благодаря которому у поверхности планеты температура составляет +4700С. Здесь жизнь невозможна. Мало надежд на обнаружение высоко развитой жизни на Марсе (отсутствие жидкой воды, очень разреженная и холодная атмосфера, в которой найдены лишь следы кислорода). Внутренние оболочки планет-гигантов практически не исследованы. При помощи спектрального анализа (и КЛА - в случае Юпитера) в атмосферах этих планет обнаружены водород и гелий (основные элементы), а также метан, аммиак и пары воды. Следовательно, имеется необходимый строительный материал для образования сложных органических соединений (водород, кислород, углерод и азот).

Планеты-гиганты излучают больше энергии, чем получают от Солнца, находясь на таких больших расстояниях. Поэтому температура повышается при погружении во все более глубокие слои и, возможно, становится вполне приемлемой для существования жизни.

Малые планеты (астероиды) лишены атмосфер, как и большинство спутников планет. Но на Европе (спутнике Юпитера) жизнь, может быть, существует в водном океане, покрытом толстым слоем льда.

Хотя в ядрах комет и обнаружены некоторые органические соединения, существование там живых организмов маловероятно (вакуум, отсутствие жидкой воды, неблагоприятные температурные условия), как и на метеороидах.

Несмотря на возможности, появившиеся благодаря успехам космонавтики, имеющиеся данные о физической природе планет и их спутников лишь слегка приоткрывают тайны этих объектов. С другой стороны, даже поверхностное знакомство с земной биосферой свидетельствует об исключительном многообразии свойств её представителей. Поэтому необходимо соблюдать предельную осторожность высказывая суждения о возможности жизни в других мирах.

Ниже приводятся краткие обобщающие сведения об основных объектах солнечной системы (без Солнца).

Примечания. 1. Радиусы приводятся в радиусах Земли. 2. РасPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com стояния даны в астрономических единицах (среднее расстояние Земли от Солнца). 3. Эксцентриситет орбиты характеризует степень её вытянутости. Например, отношение минимального удаления планета от Солнца к максимальному равно (1-е)/(1+е), где е - эксцентриситет.

Солнце не включено в приведенную выше таблицу, хотя его масса примерно в 740 раз больше массы остальных объектов, вместе взятых. Температура в видимом с Земли слое Солнца (фотосфере) составляет 5740К и существование любых химических соединений там полностью исключено (лишь в области солнечных пятен могут временно существовать простейшие, наиболее устойчивые химические соединения).

Ближайшая к Земле звезда - Солнце. Справочные данные о нём приводятся в Гл.IV. Светит Солнце за счет энергии, выделяющейся в процессе превращения водорода в гелий при ядерных реакциях. Они протекают в центральной области светила, где температура превышает 14 106К, а давление в 200 млрд. раз больше атмосферного (у поверхности Земли) и в 100 тыс. раз больPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ше, чем в центре Земли. Хотя состоит Солнце преимущественно из наиболее легких химических элементов (водорода и гелия), в его центре плотность вещества примерно в 150 раз больше плотности воды при нормальных условиях.

Невидимые гамма-излучение и нейтрино, выделяющиеся в этих реакциях, имеют разные судьбы. Нейтрино за 2,3 с преодолевают толщу Солнца и ещё спустя 8,3 мин. некоторые из них проходят сквозь нас и Землю, чтобы затем продолжить свое движение в глубины космоса. С другой стороны, энергии гаммаквантов требуются миллионы лет, чтобы просочиться к поверхности Солнца. При этом излучение, многократно поглощаясь и переизлучаясь, постепенно увеличивает свою длину волны. В результате, выходящее излучение Солнца оказывается заключённым, в основном, в интервале длин волн от 3000 до 20000А (1A=10-10 м) с максимумом в желто-зеленой части спектра, рис.29.

Около 1 % звезд имеет примерно те же массу, плотность и химический состав, что и Солнце. За счет водородного “топлива” в центрах их излучение поддерживается на почти постоянном уровне 10-15 млрд. лет. Затем, после исчерпания этих запасов “топлива” вблизи центра происходит перестройка недр. Область ядерных реакций перемещается ближе к поверхности и на сравнительно короткое время резко возрастает радиус и увеличивается мощность излучения звезды (ее светимость). В случае Солнца это должно привести к гибели биосферы на Земле из-за резкого увеличения температуры.

В дальнейшем звезды типа Солнца, сбросив часть массы, потеряв способность превращать оставшийся водород в гелий и “использовав” другие возможные типы ядерных реакций, сжимаются в десятки и сотни раз. После этого свечение продолжается за счет внутренней энергии недр, накопленной в прошлом.

И это может длиться миллиарды лет. Подобные звезды называют белыми карликами. При солнечной массе и земном радиусе средняя плотность вещества белого карлика оказывается порядка миллиона тонн на кубический метр.

Массы звёзд, как правило, заключены в промежутке от 1/50 до PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 50 масс Солнца. Самые массивные звезды после “выгорания” водорода раздуваются и их радиусы в сотни раз превосходят солнечный.

Средняя плотность вещества сверхгиганта меньше плотности воздуха (при нормальных условиях). В центре же такой звезды находится очень плотное ядро, в котором протекают ядерные реакции.

Обычно весь процесс эволюции звезды можно разбить на фазы с разными типами ядерных реакций. Существует следующая закономерность: чем больше масса звезды, тем интенсивнее идут ядерные реакции и тем короче соответствующая фаза эволюции. Например, звезда, в 18 раз более массивная, чем Солнце, проходит фазу выгорания водорода в центре всего за 12 млн. лет. А у звезды, масса которой составляет 0,7 массы Солнца, это время растягивается При повторных наблюдениях одних и тех же звезд в течение десятков лет обнаруживаются многочисленные случаи изменения светимости: периодические и неправильные, с малыми и большими периодами и амплитудами. Соответствующие звезды называют переменными. Эту переменность не следует смешивать с мерцаниями - колебаниями блеска с частотами 2-100 Гц. Причиной мерцаний является движение оптических неоднородностей в земной атмосфере.

Существуют две основные причины переменности звёзд: геометрическая и физическая. В первом случае звезда, кажущаяся одиночной, на самом деле, двойная, причём расстояние между компонентами настолько мало, а система звёзд находится так далеко от наблюдателя, что для него изображения компонентов сливаются в одно. Между тем, компоненты этой системы, обращаясь вокруг общего центра масс под действием взаимной гравитации, при подходящем положении плоскости их орбит могут периодически затмевать друг друга (с точки зрения наблюдателя на Земле).

Во втором случае звезда сама изменяет свою светимость.

Такое изменение может иметь следующие причины: 1 - вращение звезды, на поверхности которой имеются достаточно обширные светлые или темные пятна (относительно фотосферы), 2 - пульсация атмосферы звезды, 3 - взрывы в атмосфере и 4 - взрывы в PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com недрах, приводящие к частичному или полному разрушению звезды.

Пример пульсирующей переменной - цефеида. Зависимость светимости ее от времени качественно показана на рис.30. Нарастание светимости происходит быстрее, чем спад. Интервал времени между последовательными максимумами (период цефеиды) у разных звезд заполняет промежуток от часа до 70 суток, но у отдельной звезды сохраняется постоянным. При пульсациях атмосферы радиус звезды изменяется на 10-15 %. По сравнению с обычными звёздами цефеиды содержат значительно больше гелия. Степень ионизации этого Это объясняется тем, что светимости цефеид превышают солнечную в 40 - 25000 раз. Благодаря этому обстоятельству, а также особой зависимости между периодами и светимостями цефеиды играют роль маяков Вселенной: по наблюдаемому периоду можно вычислить светимость, а сопоставление её с видимым блеском звезды позволяет найти расстояние.

У звезд, называемых “новыми”, время от времени отделяется оболочка. Она расширяется со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Масса оболочки обычно не больше одной десятитысячной массы звезды. Наблюдатель видит вспышку звезды, PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com при которой за время порядка суток светимость возрастает в десятки тысяч раз и больше; затем на протяжении нескольких лет светимость спадает почти до прежнего уровня.

К “сверхновым” относят звезды, светимость которых при вспышке превышает солнечную более, чем в сто миллионов раз.

Невооруженным глазом “сверхновые” наблюдались в 1054, и 1604 годах, причём в первых двух случаях они были хорошо видны на дневном небе. В 1987 году сверхновая звезда вспыхнула в ближайшей к нам другой галактике - Большом Магеллановом Облаке. (На самом деле это произошло более ста тысяч лет назад - столько времени требуется свету, чтобы пройти разделяющее нас расстояние).

Существуют сотни примеров вспышек “сверхновых” в других галактиках (в астрономической литературе слова “новая” и “сверхновая” записывают с большой буквы).

В случае “сверхновой” во взрыв вовлечена вся звезда, а не только ей внешняя, сравнительно тонкая оболочка. На месте взрыва остаются быстро расширяющаяся туманность и звезда с диаметром всего в несколько десятков километров - нейтронная звезда. Плотность её настолько велика, что электроны, “вдавливаясь” в ядра атомов, соединяются с протонами, образуя нейтроны. Поэтому большая часть массы звезды приходится на нейтроны (отсюда и название объекта).

Иногда нейтронная звезда проявляет себя в виде пульсара источника импульсного радиоизлучения с периодом чередования импульсов от нескольких секунд до сотых долей секунды.

Например, период пульсара в центре Крабовидной туманности (остаток “сверхновой” 1054 года в созвездии Телец) составляет всего 1/30 секунды. С таким периодом вращается нейтронная звезда. Она обладает магнитным полем, у которого полюса не совпадают с полюсами вращения звезды (как и у Земли). При ускорении частиц, несущих заряд, магнитным полем звезды возникает радиоизлучение во вращающихся конусах, непрерывно меняющих своё положение относительно наблюдателя.

Возможно, что в некоторых случаях при взрыве “сверхновой” возникает “черная дыра” - объект гравитация которого, не PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com выпускает даже свет, а свойства его не может точно описать даже общая теория относительности (см. также Гл.VII). С точки зрения удаленного внешнего наблюдателя на границе “черной дыры” время останавливается и сам процесс превращения объекта в “чёрную дыру” до конца проследить невозможно.

Предполагается, что “новые” входят в состав двойных звезд (см. ниже), а “сверхновые” имеют массы гораздо большие, чем у Солнца. Поэтому нашему светилу не грозит превращение в “новую” или “сверхновую”.

Более 50 % звезд образуют гравитационно связанные системы из двух, трёх и четырёх компонентов (очень редко наблюдается и большее их число). Такие системы называют кратными звездами. Среди них больше всего двойных звёзд.

В кратных звездах, состоящих из трёх компонентов, расстояние между двумя из них гораздо меньше расстояния от каждого из них до третьего компонента. На рис.31 такому взаимному расположению компонентов соответствует случай (а). В случае (б) взаимодействие звёзд заканчивается, как правило, либо образованием конфигурации типа (а), либо выбросом из системы одной из звезд.

Систему типа (а) можно рассматривать как две двойные звезды: в первой из них компоненты А и В обращаются вокруг соPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com вместного центра масс (показанного стрелками), во второй двойной звезде система из звёзд А и В, рассматриваемая, как один объект, вращается вместе с компонентом С вокруг центра масс всех трёх звёзд (показан крестиком).

Ближайшей к Солнцу кратной звездой типа (а) является система Альфа Центавра на удалении 4,3 светового года. Компоненты А и В образуют двойную звезду с периодом (обращения В вокруг А) около 80 лет. Масса и радиус компонента А лишь немногим больше, чем у Солнца, а температура и химический состав верхнего слоя совпадают с теми, что наблюдаются у нашего светила. Компонент В несколько меньше и значительно холоднее Солнца. Среднее расстояние между компонентами А и В равно 24 а.е. (а.е. - астрономическая единица - 149,6 млн. км). Расстояние же от А до С точно не известно, но не меньше 1100 а.е.

Двойные звезды по способу их обнаружения подразделяют на визуально-, затменно- и спектрально-двойные, а также широкие пары. В первом случае можно непосредственно измерить угловое расстояние между компонентами. Иногда подобные измерения позволяют начертить видимую орбиту компонента В относительно компонента А, рис.32.

Во втором случае (затменно-двойные) изображения звёзд обычно сливаются в одно, а орбита компонента В относительно А ориентирована в пространстве так, что с Земли, время от времени, наблюдается затмение одного компонента другим. Исследуя кривые блеска, примеры которых приводятся на рис.7 и рис.33, можно получить данные об PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com минимумы соответствуют периодам затмений, в остальных случаях точки кривой блеска соответствуют полному суммарному свету звёзд. И в третьем случае (спектрально-двойные), как звезд, как правило, сливаются. В спектре суммарного света компонентов заметны периодические смещения линий. Используя принцип Доплера (см. Гл.VII), по таким смещениям можно рассчитать изменение со временем лучевой скорости одного или обоих компонентов и построить кривые лучевых скоростей, рис.34.

Анализ кривых лучевых скоростей позволяет определить отношение и сумму масс компонентов и некоторые параметры их орбит.

Иногда, хотя и редко, одна и та же двойная звезда является и визуально-, и спектрально-, и затменно-двойной. Анализ таких случаев дает наиболее богатую информацию о звёздах.

Рис. 34. Кривые лучевых скоростей компонентов А и В;

- значение лучевой скорости центра масс системы.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com В широких звездных парах расстояние между компонентами настолько велико, а их относительные скорости настолько малы, что эти звезды движутся относительно других звёзд почти с одинаковыми скоростями. По этому признаку и обнаруживают широкую пару.

У некоторых двойных звезд вещество может перетекать от одного компонента к другому. Ввиду того, что для этого расстояние между ними должно быть очень мало, такие системы называют тесными-двойными системами (ТДС). Более массивный компонент ТДС изменяется в ходе эволюции быстрее, чем другой. Достигнув стадии гиганта (сверхгиганта), он раздувается до такой степени, что часть его атмосферы подпадает под гравитационное воздействие второго компонента. Тогда вещество первой звезды начинает перетекать к другой звезде, увеличивая её массу и ускоряя этим эволюцию. Если и вторая звезда превратится в гиганта, то обе звезда, вращаясь вокруг общего центра масс, касаются друг друга и ТДС принимает гантелевидную форму, рис.35.

Такая система называется контактной. Богатство проявлений, свойственных звездам, возрастает, если они - члены ТДС.

От кратных звёзд скопления отличаются большим числом членов и отсутствием иерархичности типа той, что показана на рис.31, случай (а).

Шаровые звездные скопления содержат сотни тысяч звезд, причем это - наиболее старые звёзды Галактики (см. ниже). В PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com скоплениях выделяют ядро, в котором обычно сосредоточена наиболее массивные звезды, и обширную корону. В центре шарового скопления среднее расстояние от звезды до ближайшей к ней другой звезды составляет всего десятые доли светового года (один световой год равен 9,463 1012 км), тогда как расстояние от Солнца до ближайшей звезды равно 4,3 светового года. Гипотетический наблюдатель, находящиеся вблизи центра шарового скопления, увидит небо, сплошь усеянное яркими звёздами. Созвездия этого неба за десять тысяч лет изменят свои звёздные узоры до неузнаваемости (на Земле для этого потребовались бы сотни тысяч лет). Типичный диаметр шарового скопления - 100 световых лет.

Рассеянные звёздные скопления содержат меньше звёзд, чем шаровые, и обычно имеют неправильную форму. Их диаметры составляют 10-40 световых лет. Одно из ближайших к Солнцу рассеянных скоплений - Гиады в созвездии Телец. Расстояние до него - 140 световых лет. Число обнаруженных членов этого скопления - около 100. Другой пример - рассеянное скопление Плеяды в том же созвездии. Его ярчайшие 5 звёзд легко различимы невооруженным глазом.

Среди звездных скоплений встречаются как очень молодые (возраст - миллион лет и меньше), так и очень старые (возраст более десяти миллиардов лет).

Сам факт существования звездных скоплений свидетельствует, что, по крайней мере, часть звёзд рождается не поодиночке, а группами. На рис.36 фотовкладки приводится схематический вид рассеянного и шарового скоплений. В галактике полное число рассеянных скоплений составляет около 10000, а шаровых - 200.

Млечный Путь, наблюдаемый в безлунные ночи в виде широкой серебристой полосы с неровными краями и тянущейся сквозь всё небо, представляет собой наиболее богатые звездами области Галактики - нашего звездного дома. Почти всё, что видно на небе, Солнце, Луна, планеты, кометы, звёзды - входит в Галактику. Её частью является и сама Земля. Невооружённым PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com глазом из северного полушария можно наблюдать единственный объект, расположенный вне Галактики - большую туманность в Андромеде. Это - ближайшая другая галактика, даже большая нашей. На южном небе видна еще две галактики - Большое и Малое Магаллановы облака. Используя телескоп, можно наблюдать многие миллионы галактик.

В Млечном Пути сосредоточено более 90 % звезд Галактики, общее число которых составляет от 200 до 400 миллиардов.

“Влияние” Млечного Пути прослеживается за его пределами:

плотность числа звезд (то есть числа в расчете на единицу угловой площади неба) убывает при увеличении углового расстояния от Млечного Пути.

В самом Млечном Пути даже в самые большие телескопы удатся увидеть далеко не все звезды по двум причинам: 1 - среди звёзд встречаются настолько тусклые (то есть малой светимости), что они не видны даже находясь на сравнительно небольших расстояниях;

2 - между нами и достаточна удаленными звездами находятся облака, содержащие пыль. Они ослабляют свет звёзд.

Общий вид Галактики схематично представлен в двух ракурсах на рис.37. Как видно, Галактика имеет экваториальную плоскость симметрии (она перпендикулярна чертежу и показана прерывистой линией) и ось вращения (прямая сплошная линия).

Области, близкие к упомянутой плоскости, особенно богаты звёздами. Из Солнца, отмеченного кружком с точкой, здесь наблюдается Млечный Путь.

Поперечник Галактики приблизительно равен 100000 световых лет. Солнце удалено от центра на 30000 световых лет. Период обращения Солнца вокруг центра называется галактическим годом и составляет около 200 млн. лет. Следует знать, что вместе с Солнцем в этом движении участвуют и другие звёзды, а также газопылевые облака в межзвездном пространстве.

В состав Галактики входят: 1 - звезды (одиночные, кратные, в шаровых и рассеянных скоплениях), 2 - межзвездный газ (атомарный, молекулярный водород, другие газы и в числе их сложные химические соединения, включая органические), 3 - пыль (размеры пылинок 10-5 - 10-4 см), собранная вместе с газом в обPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com лака, 4 - потоки космических лучей, управляемые и удерживаемые магнитным полем Галактики и 5 - планеты с их спутниками, метеороиды и кометы (по крайней мере, всё это имеется в окрестности В Галактике происходят сложные процессы эволюции её составляющих. Продолжается образование всё новых звезд из облаков межзвёздной среды. Достаточно массивные звезды время от времени взрываются, обогащая межзвездную среду химическими элементами, синтезированными в их недрах при ядерных реакциях. Поэтому химический состав Галактики постепенно изменяется.

В Галактике выделяют две подсистемы: диск и гало. К гало относят шаровые скопления, звезды - субкарлики, выделяющиеся большими скоростями и низким (по сравнению с другими звёздами) содержанием элементов тяжелее гелия, а также некоторые другие объекты и, в том числе, особые типы переменных звёзд.

Считается, что в гало входят наиболее старые образования Галактики; их возраст обычно не меньше 10 млрд. лет. К диску относят остальные звезды, а также рассеянные скопления и межзвездные газопылевые облака. Эта грубая картина была со временем уточнена: диск и гало были разбиты на промежуточные, более молодые и более старые составляющие. Солнце принадлеPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com жит к старой составляющей диска.

Спиральную структуру (см. рис.37,б) образуют самые молодые объекты диска. Хотя при наблюдении других галактик спирали выделяются довольно контрастно (особенно при использовании голубого светофильтра), масса спиралей незначительна в сравнении с массой всей галактики. В динамике Галактики эти образования не играют заметной роли.

Так называют весь обозримый мир, изучаемый как единое целое. До 1924 года существование других галактик не било доказано, его лишь предполагали. После того, как Эдвин Хаббл при помощи самого большого в то время телескопа с диаметром зеркала 2,5 м обнаружил в галактике М31 (так обозначают туманность Андромеды) рис.37в фотовкладки, переменные звезды - цефеиды, сомнения в звездной природе объекта М31 отпали. К настоящему времени установлено, что число доступных наблюдению галактик, во всяком случае, не меньше миллиарда. Самые далекие из них находится на расстояниях около 12 млрд. световых лет. Их наблюдаемый теперь свет был испущен задолго до появления Земли.

В состав Метагалактики входят галактики и квазары, образующие группы и скопления. Всё пространство Метагалактики (часто называемой Вселенной) пронизано излучениями. Это, во-первых, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение галактик и квазаров, а также потоки нейтрино, и, во-вторых, реликтовое микроволновое и нейтринное излучения, возникновение которых связывают с Большим взрывом, положившим начало Метагалактики.

Одно время полагали, что пространственное распределение галактик имеет ячеистый вид (первоначально сгущения галактик в стенках “ячеек” называли сверхскоплениями). Однако, скорее всего, клочковатая структура наблюдаемой Метагалактики результат совместного действия двух факторов: 1 - случайных флуктуаций (колебаний) в распределении чисел групп и скоплеPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ний галактик в равных объёмах пространства и 2 - клочковатой структуры межзвёздного поглощающего вещества нашей Галактики. В отличие от звезд, изображения галактик на фотопластинках имеют низкую поверхностную яркость. Поэтому даже незначительное межзвёздное ослабление света (в газопылевых облаках) приводит к существенному искажению картины видимого распределения галактик даже вдали от Млечного Пути.

Если в Метагалактике выделять равные кубические объёмы с длиной ребра куба порядка 300 млн. световых лет, то число галактик внутри таких объемов окажется одинаковым в пределах случайных колебаний. Это свойство Метагалактики называют ее однородностью, предполагая дополнительно, что все характеристики вещества и излучения в этих объемах тоже одинаковы. В основе построения теоретических моделей Метагалактики лежит космологический принцип - предположение, что Вселенная однородна и изотропна. (Изотропность означает одинаковость свойств материи по всем направлениям).


Свойства галактик частично рассматривались выше на примере Галактики. Следует добавить, что кроме спиральных галактик существуют еще эллиптические (названные так по их виду в проекции на фотопластинку), в которых нет спиралей и, как правило, отсутствует пыль. Наконец, существует класс многочисленных неправильных галактик - относительно небольших размеров и неправильной формы (пример - Малое Магелланово Облако).

Квазары, упомянутые выше при перечислении известных видов объектов Метагалактики, вероятно являются ядрами зарождающихся галактик. Бурные процессы в этих ядрах сопровождаются излучением электромагнитной энергии в десятки и сотни раз более мощным, чем от самых больших “зрелых” галактик.

Первоначально квазары были обнаружены как радиоисточники ничтожно малых угловых размеров. В оптической области спектра квазар выглядит белой звездочкой. Ни один квазар нельзя увидеть невооружённым глазом. Ещё одно свойство квазаров - все они удаляются от нас (в каком бы направлении не наблюдались) со скоростями в десятки и сотни тысяч километров в секунду.

Скопления галактик содержат сотни членов, группа - несколько PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com десятков. Наша Галактика вместе с галактикой М31 (на расстоянии в два миллиона световых лет) входит в Местную группу галактик, включающую ещё три десятка сравнительно небольших галактик.

В 1929 году был опубликован закон Хаббла, согласно которому все галактики (за исключением нескольких самых близких) удаляются от нас:

Здесь Vr - лучевая скорость в км/с (см. Гл.VII), r - расстояние, выраженное в мегапарсеках (мегапарсек равен 3,1 10 19 км) и H = 75 - постоянная, называемая постоянной Хаббла.

На рис.38 показано сечение Метагалактики плоскостью, проходящей через наблюдателя О. Скопления галактик изображены точками, длины стрелок пропорциональны скоростям скоплений относительно точки О (в ней находится наблюдатель, измеряющий скорости).

Этот рисунок не следует понимать так, что скопления, удаляясь от точки О, увеличивают свои скорости. Правильнее будет считать, что в точке О произошел взрыв и те объекты, которые получили большие скорости, успели удалиться от точки взрыва на большие расстояния. Скорости же почти не меняются. Спустя некоторое время те скопления, которое находятся на окружности 1, окажутся на окружности 2, принеся туда свои скоРис. 38.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com рости. За то же время, скопления, находившиеся на окружности 2, попадут на окружность 3, так что и там скорости окажутся меньшими, чем на рис.38.

Судьба расширения Метагалактики зависит от средней плотности материи. Если она меньше некоторого критического значения, то гравитационное взаимодействие между скоплениями галактик не остановит расширение и оно не сменится сжатием. При плотности, большей критического значения, Метагалактика то сжимается, то снова расширяется. Данные наблюдений пока не позволяют сделать уверенный выбор между этими вариантами. Однако при исследовании скоростей галактик в скоплениях выясняется, что значения скоростей превосходят тот предел, при котором скоплению уже грозит быстрый распад. Следовательно, либо скопления галактик действительно распадаются (но тогда неясно, почему они не успели уже это сделать), либо там присутствуют какие-то скрытые, не наблюдаемые в оптической области спектра, массы. Допустив наличие таких масс, можно получить значение средней плотности Метагалактики примерно равное критическому. Однако существует ещё и третья возможность: члены скопления с наибольшими скоростями относительно его центра на самом деле скоплению не принадлежат и лишь случайно проецируются на него. Исключить такую возможность непросто, так как расстояния до галактик определяются с большими ошибками.

Самые далекие скопления движутся со скоростями, близкими к скорости света. Следствием этого (и эффекта Доплера) является наблюдаемое увеличение длины волны излучения. Далёкие галактики краснеют и тускнеют. Более того, с точки зрения земного наблюдателя замедляются все происходящие там физические процессы. Но точно так же выглядит и наша звёздная система (Галактика) с точки зрения жителей тех далеких галактик. Наконец, на еще больших взаимных расстояниях, определяющих так называемый “горизонт событий”, объекты оказываются недоступными для их взаимных наблюдений. Виною тому является скорость взаимного удаления, близкая к скорости света.

Время начала расширения можно грубо оценить, испольPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com зуя закон Хаббла. Как видно из рис.39, любая галактика, удаляющаяся от нашей со скоростью Vr преодолеет расстояние r за время, Заменив величину Vr произведением Hr, после сокращения найдем, что искомое время равно 1 / H. Ввиду того, что ответ не зависит от расстояния r, можно сделать вывод, что вещество, из которого сформировались скопления галактик, было выброшено из одного и того же места одновременно. Это произошло около 15- млрд. лет назад (“возраст Вселенной”).

Напрашивающийся вывод, что наша Галактика находится в центре Метагалактики, раз от нее разбегаются во все стороны скопления галактик, неверен. Можно доказать, что закон Хаббла справедлив для наблюдателя, расположенного в любой точРис. 39.

ке Метагалактики.

Неопределенность “возраста Вселенной” отчасти связана с ошибками в определении значения постоянной Хаббла. Более серьезным источником неопределённости является отсутствие экспериментальных данных о поведении свободного фотона на протяжении многих миллионов лет (столько времени требуется излучению, испущенному далекой галактикой, чтобы достичь земного наблюдателя). Если фотон за это время теряет часть своей энергии (например, при взаимодействии с окружающими физическими полями), то “красное смещение в спектрах галактик, по крайней мере, отчасти имеет не доплеровскую природу. Тогда “возраст Вселенной”, приведенный выше, окажется заниженным. Он может составить и 30, и 50 млрд. лет.

Является ли Метагалактика единственной в мироздании, или же она - представительница многочисленного класса объектов, пока неясно.

До сих пор остаются неизвестными даже сами размеры МеPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com тагалактики. Первая нестационарная модель Метагалактики принадлежит русскому физику и математику Александру Александровичу PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Среди 9 больших планет Земля занимает пятое место по массе (в порядке убывания), радиусу и значению угловой скорости осевого вращения. Вместе с тем, она самая большая их четырёх планет, ближайших к Солнцу.

Вокруг Земли обращается Луна, которая является самым большим спутником относительно своей планеты в Солнечной системе, если не учитывать Харона - спутника Плутона (а всего на начало 2000-го года известно более 60 спутников).

Средняя плотность вещества у Земли больше, чем у любой другой планеты. Среди четырёх ближайших к Солнцу планет только на поверхности Земли присутствует жидкая вода, покрывающая 71% площади планеты. Только на Земле имеется свободный кислород (в атмосферах Марса и Венеры найдены лишь его следы) и только здесь существует биосфера.

Значительная величина угла наклона плоскости экватора Земли к плоскости её орбиты вокруг Солнца ( = 230 26 ) обеспечивает смену времён года и существование полярных дней и ночей на больших площадях вокруг полюсов.

Земля сформировалась около 4,6 млрд. лет назад в результате сложных физико-химических процессов, протекавших в газопылевом облаке, окружающем тогда Солнце (это были остатки гораздо большего облака, из которого вначале образовалось Данные наблюдений, большая часть которых выполнена во второй половине 20-го века, свидетельствуют о том, что поверхности Меркурия, Венеры, Луны, Марса и многих спутников планет-гигантов (и даже астероидов) усеяны кратерами. Большинство из них образовалось в результате падения метеороидов. Эти тела падали и на Землю, но в результате атмосферных процессов следы большинства падений стёрлись и сохранились только те из больших кратеров (астроблем), которые возникли не раньше, PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com чем миллиард лет тому назад. В недрах Земли происходило медленное выделение внутренней энергии (при распаде радиоактивных изотопов разных элементов). За миллиарды лет это привело к разогреванию, уже первоначально тёплой Земли, до температур в несколько тысяч Кельвинов. Наконец, происходило медленное расслоение вещества (его дифференциация): плотное вещество опускалось к центру, лёгкое поднималось к поверхности. При фазовых переходах в веществе выделялась дополнительная внутренняя энергия.

Ниже приводятся числовые значения некоторых глобальных характеристик Земли.

Среднее расстояние от Солнца - 149,6 млн. км.

Пределы изменения расстояния - от 147,1 до 152,1 млн. км.

Период обращения вокруг Солнца - 365.2564 суток.

Период смены времён года - 365,2422 суток.

Период обращения вокруг центра масс системы Земля-Луна -27,32 сут.

Орбитальная скорость на среднем расстоянии от Солнца - 29, км/с или 107200 км/час.

Период вращения вокруг оси относительно звезд - 23ч56м04с.

Линейная скорость вращения на экваторе - 0,465 км/с или 1684 км/час.

Средний радиус - 6371 км.

Разность между экваториальным и полярным радиусами - 21 км.

Средняя плотность - 5,518 т/м3.

Среднее значение ускорения свободного падения - 9,806 м/с2.

Вторая космическая скорость - 11,2 км/с.

Содержание основных химических элементов в земной коре (в % к общей массе): кислород (49,5), кремний (25,3), алюминий (7,5), железо (5,08), кальций (3,39), натрий (2,63), калий (2,40), магний Среднее возвышение суши - 860 м (наибольшие - 8848 м, наименьшее - - 395 м) над уровнем моря.

Средняя глубина океанов - 3900 м (наибольшая - 11022 м).



Pages:   || 2 | 3 |


Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное автономное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина Центр классического образования Институт естественных наук Кафедра астрономии и геодезии ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ГЕОДЕЗИИ Методические указания к лабораторному практикуму для студентов-бакалавров 1-го курса направления 120100 Геодезия и дистанционное...»

«В.В.ПРИСЕДСКИЙ КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ АТОМОВ ДОНЕЦК 2009 МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В.В.Приседский КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ АТОМОВ (учебное пособие к изучению блока Строение вещества в курсах физики и химии) Донецк 2009 УДК 543.063 П Приседский В.В. Краткая история происхождения атомов (Учебное пособие к изучению блока Строение вещества в курсах физики и химии для студентов всех специальностей) //...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ФГУ Государственный научно исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ СЕТИ ИНТЕРНЕТ для основного общего и среднего (полного) общего образования Каталог Выпуск 3 Москва 2007 СОДЕРЖАНИЕ УДК 004.738.5 ББК 32.973.202 Введение Главный редактор А.Н. Тихонов, директор Государственного научно исследова 1. Ресурсы по предметам образовательной программы...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ Псковский государственный педагогический институт им.С.М.Кирова ФЕСЕНКО Б.И. КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Физика и астрономия (Краткий очерк) Издание второе, переработанное и дополненное. г.Псков 2002 1 PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffact ББК 87я73 Ф44 Печатается по решению кафедры физики и редакционно-издательского совета ПГПИ им. С.М. Кирова Фесенко Б.И. Ф44 Концепции современного естествознания. Учебное пособие. Издание второе,...»

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ А.А. Журавлв, Л.Э. Мамедова, Ю.М. Стенин, Р.Х. Фахртдинов, О.Г. Хуторова Практикум по программированию на языке Си для физиков и радиофизиков Часть 2 Учебно-методическое пособие КАЗАНЬ – 2013 УДК 681.924 Печатается по решению Редакционно-издательского совета ФГАОУВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Учебно-методического совета Института физики КФУ Протокол №. от. заседания кафедры радиоастрономии Протокол №. от....»

«Камчатский государственный педагогический университет В.К. Хмелевской, Ю.И. Горбачев, А.В. Калинин, М.Г. Попов, Н.И. Селиверстов, В.А. Шевнин. Под редакцией доктора геол.-мин. наук Н.И. Селиверстова. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ВУЗОВ Петропавловск-Камчатский, 2004 ВВЕДЕНИЕ Геофизические методы исследований — это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых,...»

«Управление образования муниципального образования Город Набережные Челны Государственное образовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №6 Учебно-методическое пособие для подготовки к олимпиадам по астрономии и физике космоса Обобщающие конспекты Разработала учитель физики и астрономии высшей квалификационной категории Бельская Лидия Павловна 2006 год. СОДЕРЖАНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ 2. НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ: А. Линии и точки небесной сферы; Б. Горизонтальная и экваториальная системы...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное автономное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина Центр классического образования Институт естественных наук Кафедра астрономии и геодезии ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ИНСТРУМЕНТОВЕДЕНИЕ Методические указания к лабораторному практикуму для студентов-бакалавров 1-го курса направления 120100 Геодезия и дистанционное...»

«-Проф. М. Е. H~rKOB тсуДАРСТВЕнНОЕ J/ЧЕБНО-ПЕД4mГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕТТЬСТВО. МИНИСТЕРСТВА просвВЩЕНИЯ FСФСР лtlOСКВА 1947 Утверждено Министро.м ппосвещения РСФСР к изданию апреля г., протокол М 8 1947 168. Мои.'! ученикам и школам, где я уча - учился, посвящаю эту работу. Автор ОТ АВТОРА. Назначение этой книги помочь преподавателям в прове· дении курса аСТРОНОМИll в средней школе. Некоторые части её МОГУТ быть применимы в преподавании астрономии и в высших учебных заведениях, особенно в...»

«Николаевская астрономическая обсерватория Г.И.ПИНИГИН ТЕЛЕСКОПЫ НАЗЕМНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ АСТРОМЕТРИИ Учебное пособие Николаев 2000 УДК 520.25 ББК 65.49 312 Печатается по решению Ученого Совета Николаевской астрономической обсерватории (Протокол № 9, от 21 декабря 2000 г.) Рецензент: доктор физ-мат. наук Г.М.Петров Пособие подготовлено и отпечатано на средства Николаевской астрономической обсерватории, а также при частичной финансовой поддержке Федеральной программы Астрономия Пинигин Г.И. Телескопы...»

«Стратегическое планирование на предприятиях нефтегазового комплекса: [учебное пособие], 2011, 142 страниц, Асет Башировна Томова, 5919610263, 9785919610267, РГУ нефти, 2011. Пособие подготовлено в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины Стратегическое планирование на предприятии для студентов, обучающихся по направлениям Экономика и Менеджмент Опубликовано: 16th June Стратегическое планирование на предприятиях нефтегазового комплекса: [учебное пособие] СКАЧАТЬ http://bit.ly/1ly0jyo...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина Институт естественных наук Е. В. Титаренко, Г. П. Хремли, Я. В. Луканина ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЯ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ НА ЦФС PHOTOMOD Lite 5.21 Учебно-методическое пособие для бакалавров Направление подготовки 120100 Геодезия и дистанционное зондирование Профиль подготовки Космическая геодезия и навигация Направление подготовки 230400 Информационные системы и...»

«Казанский (Поволжский) Федеральный Университет Физический факультет Жуков Г.В., Жучков Р.Я. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ В АСТРОНОМИИ (Учебно-методическое пособие) Казань, 2010 Публикуется по решению Редакционно-издательского с овета физического факультета. УДК Жуков Г.В., Жучков Р.Я. Определение расстояний в астрономии. Учебно-методическое пособие. Казань, 2010, - 17с. Приложения – 500с. В учебно-методическом пособии рассматриваются два метода определения расстояний в астрономии, по существу...»

«Министерство образования Российской Федерации Магнитогорский государственный университет АСТРОНОМИЯ Учебно-методическое пособие для преподавателей астрономии, студентов педагогических вузов и учителей средних учебных заведений Магнитогорск 2003 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com УДК 52+371.3 ББК В 6 Р 86 Рецензент Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики Магнитогорского государственного университета Л. С. Братолюбова Румянцев А. Ю., Серветник Т....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет УТВЕРЖДАЮ Декан физико-технического факультета Б.Б. Педько 2012 г. Учебно-методический комплекс по дисциплине АСТРОФИЗИКА для студентов 4 курса очной формы обучения направления 010700.62 Физика, специальности 010704.65 Физика конденсированного состояния вещества Обсуждено на заседании Составитель: кафедры общей физики...»

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ Г.М. Тептин, О.Г. Хуторова, Ю.М. Стенин, А.А. Журавлев, В.Р. Ильдиряков, В.Е. Хуторов, К.В. Скобельцын Численные методы в физике и радиофизике (решение некоторых задач с помощью компьютера) Учебно-методическое пособие КАЗАНЬ – 2013 УДК 681.924 Печатается по решению Редакционно-издательского совета ФГАОУВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Учебно-методического совета Института физики КФУ Протокол №. от. 2012 г....»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Марсаков В.А., Невский М.Ю. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению специального лабораторного практикума Наблюдение астрономических объектов на телескопе Часть I Ростов-на-Дону 2008 Методические указания разработаны доктором физико-математических наук, профессором кафедры физики космоса Марсаковым В.А. и заведующим учебно-методической...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.