Вселленная, Галактика и Солнечная система

Страница 2

Наблюдая за годичным перемещением Солнца среди звёзд, древние люди научились заблаговременно определять наступления того или другого времени года. Они разделяли полосу неба вдоль эклиптики на 12 созвездий (Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыба), в каждом из которых Солнце находится примерно месяц. Как уже отмечалось, эти созвездия были названы зодиакальными (строго говоря, двигаясь от созвездия, Скорпион в созвездие Стрельца Солнце проходит и через 13-е созвездие - Змееносец!).

Ещё за 2000 лет до нашей эры древние наблюдатели заметили среди зодиакальных созвездий пять особых светил, которые, постоянно меняя своё положение на небе, переходят из одного зодиакального созвездия в другое. Впоследствии греческие астрономы называли эти светила планетами, т. е. «блуждающими». Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, сохранившие в своих названиях до наших дней имена древнеримских богов. Луна и Солнце тоже считались блуждающими светилами.

Вероятно, прошло много столетий, прежде чем древним астрономам удалось установить определённые закономерности в движении планет и, прежде всего, установить промежутки времени, по истечению которых положение планеты на небе по отношению к Солнцу повторяется. Этот промежуток времени позже был назван синодическим (от греческого синодос - сближение) периодом обращение планеты. После этого можно было делать следующий шаг - строить общую модель мира, в которой для каждой из планет было бы отведено определённое место, и пользуясь которой можно было бы заранее предсказать положение планеты на несколько месяцев или лет вперёд.

Постепенно, веками астрономия всё усложнялась, и самый первый человек, который заявил и написал, что Земля крутится вокруг Солнца, был великий польский математик, физик и астроном Николай Коперник (1473-1543). Он создал своё бессмертное творение - книгу «О вращениях небесных тел», этим он первым основал гелиоцентрическую систему. После исследования Вселенной с помощью телескопов были начаты Галилео Галилеем (1564-1642) в 1602-1610 гг. Телескопы Галилея были небольшими, один из лучших имел диаметр объектива 5,3 см и фокусное расстояние 124,5 см. Но уже и с такими небольшими инструментами был сделан крупный шаг вперёд в раскрытии тайн мироздания. На поверхности Луны Галилей обнаружил неровности - горы, долины и кратеры, он открыл спутники Юпитера и фазы Венеры.

Долгий и кропотливый путь прошла наука, прежде чем была установлена структура окружающей нас Вселенной. Только в начале 20 века было окончательно доказано, что все видимые на небе звёзды образуют обособленную звёздную систему - Галактику.

Постепенно выяснилось, что звёзды Млечного Пути - светлой серебристой полосы, опоясывающей всё небо, составляют основную часть нашей сильно сплющенной системы - Галактики. Так как полоса Млечного Пути опоясывают небо по большому кругу, то мы находимся вблизи его плоскости, которую называют галактической. Дальше всего Галактика простирается вдоль этой области. В перпендикулярном ей направлении плотность звёзд быстро падает, следовательно, Галактика в этом направлении простирается не так далеко.

Иногда неудачно говорят, что Млечный Путь - это и есть наша Галактика. Млечный Путь - это видимое нами на небе Светлое кольцо, а наша Галактика - это гигантский звёздный остров. Большинство её звёзд находится в полосе Млечного Пути, но ими она не исчерпывается. В Галактику входят звёзды всех созвездий. Подсчитано, что число звёзд 21-й величины и всех, более ярких на всём небе составляет около 2*10^9, но это лишь небольшая часть звёздного «населения» нашей звёздной системы - Галактики.

Размеры Галактики были намечены по расположению звёзд, которые видны на больших расстояниях. Это цефеиды и горячие сверхгиганты. Диаметр Галактики можно принять примерно равным 30000 пк, или 100000 световых лет, но чёткой границы у неё нет, так как звёздная плотность в Галактике постепенно сходит на нет.

В центре Галактики находится ядро диаметром 1000 - 2000 пк - огромное уплотнённое скопление звёзд. Оно расположено от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто завесой облаков, содержащих космическую пыль.

В состав ядра Галактики входит много красных гигантов и короткопериодических цефеид. Звёзды верхней части главной последовательности, а особенно сверхгиганты и классические цефеиды, составляют более молодое население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой, или диск. Среди звёзд этого диска расположена пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Все звёзды Галактики обращаются вокруг её центра. Угловая скорость обращения звёзд во внутренней области Галактики примерно одинакова, а внешние её части вращаются медленнее. Этим обращение звёзд в Галактике отличается от обращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости быстро уменьшаются с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем, что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солнце в Солнечной системе.

Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. лет со скоростью около 250 км/с. Направление, в котором движется Солнечная система, называется апексом движения. В направлении апекса звёзды в среднем приближаются к нам со скоростью 20 км/с, а в противоположном направлении, с такой же скоростью в среднем удаляются от нас. Итак, Солнечная система движется в направлении созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20км/с по отношению к соседним звёздам.

Звёзды, близкие друг к другу на небе, в пространстве могут быть расположены далеко друг от друга и двигаться с различными скоростями. Поэтому по истечении тысячелетий вид созвездий должен сильно меняться вследствие собственных движений звёзд.

Астрономы нашли множество гигантских звёздных систем за пределами нашей Галактики, им дали нарицательное название галактик в отличие от нашей Галактики. По своему внешнему виду галактики делятся на спиральные, неправильные и эллиптические. Большинство наблюдаемых галактик спиральные. Наша Галактика и галактика в созвездии Андромеды относятся к числу спиральных галактик очень большого размера. Все спиральные галактики вращаются с периодами в несколько сот миллионов лет. Массы их составляют 10^10 - 10^11 масс Солнца.

Ветви спиральных галактик, как и у нашей Галактики, состоят из горячих звёзд, цефеид, сверхгигантов, рассеянных звёздных скоплений и газовых туманностей. Галактики излучают радиоволны. Радиоизлучение исходит от нейтрального водорода на длине волны 21 см, а также от ионизованного горячего водорода в светлых туманностях. Нейтрального водорода в них содержится до 10% от массы галактики. Есть в галактиках и пыль. Её присутствие особенно хорошо заметно в тех из них, которые повёрнуты к нам ребром, поэтому похожи на веретено или чечевицу. Вдоль галактической плоскости у них проходит тёмная полоса - скопление пылевых туманностей.

Во время экспедиции Магеллана в 16 веке наблюдаемые в южном полушарии неба два больших звёздных облака назвали Большим и Малым Магеллановыми Облаками. Эти галактики по их бесформенному виду относят к типу неправильных. Они являются спутниками нашей Галактики. Расстояние до них около 150000 световых лет. Их звёздный состав такой же, как и у ветвей спиральных галактик, а ядра нет. Неправильные галактики значительно меньше спиральных и встречаются редко.

Эллиптические галактики наблюдаются часто. По виду они похожи на шаровые звёздные скопления, но гораздо больше их по размерам. Они вращаются крайне медленно и потому слабо сплюснуты в отличие от быстро вращающихся спиральных галактик. Эллиптические галактики не содержат ни звёзд-сверхгигантов, ни диффузных туманностей.

Разнообразны и светимости галактик.

У гигантских галактик абсолютная звёздная величина около - 21. Существуют галактики-карлики, в тысячи раз более слабые с абсолютной звёздной величиной около - 13.