Движение Солнечной системы в Галактике: особенности, направления, траектория и скорость
Вселенная поражает своими размерами и скоростями. Все объекты (звезды, планеты, астероиды, звездная пыль) в ней находятся в постоянном движении. Многие из них имеют схожие траектории движения, так как на них действуют одни и те же законы. Движение Солнечной системы в Галактике имеет свои особенности, которые могут показаться необычными на первый взгляд, хотя оно подчиняется тем же законам, что и другие объекты космоса.
Краткая история астрономии
Раньше люди думали, что Земля плоская и накрыта хрустальным колпаком, а звезды, Солнце и Луна прикреплены к нему. В Древней Греции, благодаря трудам Птолемея и Аристотеля, считали, что Земля имеет форму шара, а все остальные объекты движутся вокруг нее. Но уже в XVII веке впервые было высказано сомнение относительно того, что Земля — это центр мира. Коперник и Галилео, наблюдая за движением планет, пришли к выводу, что Земля вращается вместе с другими планетами вокруг Солнца.
Современные ученые пошли еще дальше и определили, что и Солнце не является центром и, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Но это оказалось не совсем точным. Околоземные орбитальные телескопы показали, что наша Галактика не единственная. В космосе существуют миллиарды галактик и скоплений звезд, облаков космической пыли, и галактика Млечный Путь также двигается относительно них.
Светило
Солнце является главной движущей силой движения Солнечной системы в Галактике. Оно движется по эллиптической, почти идеально круглой окружности, и тянет за собой планеты и астероиды, которые входят в состав системы. Солнце вращается не только вокруг центра галактики Млечный Путь, но и вокруг собственной оси. Его ось смещена в сторону на 67,5 градусов. Так как оно (при таком наклоне) практически лежит на боку, со стороны кажется, что планеты, входящие в состав Солнечной системы, вращаются в вертикальной, а не в наклонной плоскости. Солнце вращается против часовой стрелки вокруг центра Галактики.
Также оно двигается в вертикальном направлении, периодически (раз в 30 миллионов лет) то опускаясь, то поднимаясь относительно центральной точки. Возможно, такая траектория движения Солнечной системы в Галактике обусловлена тем, что ядро галактики Млечный Путь вращается вокруг собственной оси как волчок — периодически наклоняясь то в одну, то в другую сторону. Солнце только повторяет эти движения, так как по законам физики оно должно двигаться строго по линии экватора центрального тела Галактики, в которой, по предположению ученых, находится гигантская черная дыра. Но вполне возможно, что такая траектория — следствие влияния других крупных объектов.
Скорость движения Солнечной системы в Галактике равна скорости Солнца – около 250 км/с. Полный оборот вокруг центра она делает за 13,5 млн лет. За всю историю существования галактики Млечный Путь Солнце сделало три полных оборота.
Законы движения
При определении скорости движения Солнечной системы вокруг центра Галактики и планет, входящих в состав этой системы, следует учитывать тот факт, что внутри Солнечной системы действуют законы Ньютона, в частности закон притяжения или гравитации. Но при определении траектории и скорости движения планет вокруг центра Галактики действует еще и закон относительности Эйнштейна. Поэтому скорость Солнечной системы равна скорости обращения Солнца, так как около 98 % от всей массы системы находится в нем.
Его движение в Галактике подчиняется второму закону Кеплера. Точно так же этому закону подчиняются планеты Солнечной системы. Согласно ему, все они двигаются в одной плоскости вокруг центра Солнца.
К центру или от него?
Помимо того, что все звезды и планеты двигаются вокруг центра Галактики, они также двигаются в других направлениях. Ученые давно определили, что галактика Млечный Путь расширяется, но происходит это медленнее, чем должно быть. Такое расхождение было выявлено путем компьютерного моделирования. Расхождение долгое время вызывало недоумение у астрономов, пока не было доказано существование черной материи, которая и не дает галактике Млечный Путь распасться. Но движение в сторону от центра продолжается. То есть Солнечная система движется не только по круговой орбите, но и смещается в противоположную сторону от центра.
Движение в бесконечном пространстве
Наша Галактика также движется в пространстве. Ученые выяснили, что она движется в направлении туманности Андромеды и через несколько миллиардов лет столкнется с ней. Вместе с тем движение Солнечной системы в Галактике происходит в том же направлении, так как она является частью Млечного Пути, со скоростью 552 км/с. Причем ее скорость движения к туманности Андромеды значительно выше, чем скорость обращения вокруг центра Галактики.
Почему Солнечная система не распадается
Космическое пространство не является пустотой. Все пространство вокруг звезд и планет наполнено космической пылью или темной материей, которая окружает все галактики. Большие скопления космической пыли называют облаками и туманностями. Часто облака космической пыли окружают крупные объекты – звезды и планеты.
Солнечная система окружена такими облаками. Они создают эффект упругого тела, что придает ей больше прочности. Другим фактором, не дающим распасться Солнечной системе, является сильное гравитационное взаимодействие между Солнцем и планетами, а также большое расстояние до ближайших к нему звезд. Так, самая близкая к Солнцу звезда Сириус находится на расстоянии около 10 млн световых лет. Чтобы было понятно, насколько это далеко, достаточно сравнить расстояние от светила до планет, входящих в состав Солнечной системы. Например, расстояние от него до Земли составляет 8,6 световых минут. Поэтому взаимодействие Солнца и других объектов внутри Солнечной системы значительно сильнее, чем других звезд.
Как движутся планеты во Вселенной
Планеты движутся в Солнечной системе в двух направлениях: вокруг Солнца и вместе с ним вокруг центра Галактики. Все объекты, входящие в состав этой системы, движутся в двух плоскостях: по линии экватора и вокруг центра Млечного Пути, повторяя все движения светила, включая те, которые происходят в вертикальной плоскости. При этом они движутся под углом 60 градусов относительно центра Галактики. Если смотреть на то, как двигаются планеты и астероиды Солнечной системы, то их движение является спиралевидным. Планеты движутся за Солнцем и вокруг него. Спираль из планет и астероидов каждые 30 млн лет поднимается вверх вместе со светилом и так же плавно опускается.
Движение планет внутри Солнечной системы
Для того чтобы картина движения системы в Галактике приобрела законченный вид, следует также рассмотреть то, с какой скоростью и по какой орбите двигаются планеты вокруг Солнца. Все планеты двигаются против часовой стрелки, также они вращаются вокруг собственной оси против часовой стрелки, за исключением Венеры. Многие имеют несколько спутников и кольца. Чем дальше планета от Солнца, тем более вытянутую орбиту она имеет. Например, карликовая планета Плутон имеет настолько вытянутую орбиту, что при прохождении перигелия проходит ближе к нему, чем Уран. Планеты имеют следующие скорости обращения вокруг Солнца:
- Меркурий – 47,36 км/с;
- Венера – 35,02 км/с;
- Земля – 29,02 км/с;
- Марс – 24,13 км/с;
- Юпитер – 13,07 км/с;
- Сатурн – 9,69 км/с;
- Уран – 6,81 км/с;
- Нептун – 5,43 км/с.
Очевидна закономерность: чем дальше планета от светила, тем меньше скорость ее движения и длиннее путь. Исходя из этого, спираль движения Солнечной системы имеет самую большую скорость около центра и самую низкую на окраине. До 2006 года крайней планетой считался Плутон (скорость движения 4,67 км/с), но с изменением классификации он был отнесен к категории крупных астероидов – карликовых планет.
Планеты движутся неравномерно, по вытянутым орбитам. Скорость их движения зависит от того, в какой точке находится та или иная планета. Так, в точке перигелия линейная скорость движения выше, чем в афелии. Перигелий – это самая дальняя точка на эллиптической траектории планеты от Солнца, афелий – самая близкая к нему. Поэтому скорость может незначительно меняться.
Вывод
Земля – это одна из миллиардов песчинок, блуждающих в бесконечном пространстве. Но ее движение не хаотично, оно подчинено определенным законам движения Солнечной системы. Главными силами, которые влияют на ее движение, является гравитация. На нее действуют силы двух объектов – Солнца как ближайшей к ней звезды и центра Галактики, так как Солнечная система, в которую входит планета, вращается вокруг него. Если сравнивать скорость ее движения во Вселенной, то она вместе с остальными звездами и планетами движется в направлении туманности Андромеды со скоростью 552 км/с.
Источник
О, великий отталкиватель!
Астрономы установили, куда летит Местная группа галактик
Гравитация может не только притягивать, но и отталкивать — как вам такое заявление? Причем не в какой-нибудь новой математической теории, а на самом деле — Большой Отталкиватель, как его назвала группа ученых, ответственен за половину скорости, с которой наша Галактика движется в космосе. Звучит фантастически, не так ли? Давайте разбираться.
Во-первых, давайте оглянемся по сторонам и познакомимся с нашими соседями во Вселенной. За последние несколько десятков лет мы узнали очень многое, и слово «космография» сегодня — это не термин из фантастических романов Стругацких, а один из разделов современной астрофизики, занимающийся составлением карт доступной нам части Вселенной. Ближайшая соседка нашего Млечного Пути — это галактика Андромеда, которую можно увидеть на ночном небе и невооруженным глазом. А вот разглядеть еще несколько десятков компаньонов не получится — карликовые галактики, которые вращаются вокруг нас и Андромеды, очень тусклые, и астрофизики до сих по не уверены, что нашли их все. Тем не менее, все эти галактики (в том числе и не открытые), а также галактика Треугольника и галактика NGC 300 входят в Местную группу галактик. Сейчас в Местной группе 54 известных галактики, большая часть из которых — это уже упоминавшиеся тусклые карликовые галактики, и ее размеры превышают 10 миллионов световых лет. Местная группа вместе с еще примерно 100 скоплениями галактик входит в сверхскопление Девы, размерами больше 110 миллионов световых лет.
В 2014 году группа астрофизиков под руководством Брента Талли из Гавайского университета выяснила, что само это сверхскопление, состоящее из 30 тысяч галактик, является составной частью еще большей структуры — сверхскопления Ланиакея, в котором содержится уже более 100 тысяч галактик. Осталось сделать последний шаг — Ланиакея вместе со сверхскоплением Персея-Рыб входит в комплекс сверхскоплений Рыб-Кита, которое одновременно является галактической нитью, то есть составной частью крупномасштабной структуры Вселенной.
Наблюдения и компьютерные симуляции подтверждают, что галактики и скопления не хаотически разбросаны во Вселенной, а составляют сложную губкообразную структуру, где есть филаменты-нити, узлы и пустоты, также известные как войды. Вселенная, как почти сто лет назад показал Эдвин Хаббл, расширяется, и сверхскопления — это самые крупные образования, которые удерживаются гравитацией от разбегания. То есть, если упростить, то филаменты разбегаются друг от друга из-за воздействия темной энергии, а движение объектов внутри них в большей степени обусловлено силами гравитационного притяжения.
И теперь, зная, что вокруг нас столько галактик и скоплений, которые притягивают друг друга так сильно, что даже перебарывают расширение Вселенной, пора задать ключевой вопрос: а куда все это летит? Именно на него и пытается ответить группа ученых вместе с Иегуди Хоффманом из Еврейского университета в Иерусалиме и уже упоминавшимся Брентом Талли. Их совместная статья, вышедшая в Nature, основана на данных проекта Cosmicflows-2, который измерил расстояния и скорости более 8000 близлежащих галактик. Этот проект был запущен в 2013 году все тем же Брентом Талли вместе с коллегами, в том числе Игорем Караченцевым, одним из самых высокоцитируемых российских астрофизиков-наблюдателей.
Трехмерную карту локальной Вселенной (с русским переводом), составленную учеными, можно посмотреть на этом видео.
Трехмерная проекция участка местной Вселенной. Слева синими линиями обозначено поле скоростей всех известных галактик ближайших сверхскоплений — они очевидно двигаются в сторону Аттрактора Шэпли. Справа красным показано поле анти-скоростей (обратные значения поля скоростей). Они сходятся в точке, откуда их «выталкивает» отсутствие гравитации в этой области Вселенной.
Источник
Крутится, вертится — почему каждый объект во Вселенной находится в движении (3 фото)
Любая система звезд во Вселенной рождается из облаков газа и пыли. Они могут быть в сотни или даже в миллионы раз больше, чем Солнце. А вот первично очень рассредоточены и распределены на многие сотни и тысячи световых лет. Если они хоть как-то вращаются, то заметить это сложно, ведь для завершения одного цикла им требуются миллиарды лет. Вокруг них движется вся остальная материя и энергия, которая подвержена притяжению.
Газопылевое облако
Когда два объекта движутся относительно друг друга, гравитация, которую они создают, образует крутящий момент.
Приливное ускорение
Именно так этот феномен назвали астрофизики. Каждое тело, существующее во Вселенной, образовалось с угловым моментом. Из участков газопылевых облаков появляются отдельные звезды и системы. Так родилась и наша Солнечная Система.
Почему некоторые планеты вращаются вспять
Интересно, что осевое вращение небесного тела может существенно меняться. Это может случиться из-за влияния родительской звезды или же иного тела. Например, Венера и Уран. Эти объекты совершают движение в восточно-западном направлении, то есть в противоположную сторону относительно других планет нашей системы. Предположительно, угловой момент этих тел сместился из-за воздействия какого-то очень массивного тела, с которым они столкнулись в определенный момент своего существования.
Материя движется всегда и везде
Да, это кажется очень странным, ведь и мы, и наши дома сегодня, ровно как и неделю назад, находимся на одном месте. Однако и неделю, и сегодня, и через сто лет все на нашей планете будет продолжать лететь вместе с нею со скоростью вращения Земли вокруг Солнца. Она равна 108 000 км/ч. Наша планета проделывает долгий путь в 940 млн км за один цикл. И все живое на планете участвует в этом движении, совершенно не замечая этого.
А что насчет движения галактик
Они безостановочно перемещаются в космическом пространстве. Все дело в гравитации. Именно ее силы связывают их и не дают им рассредоточиться по всей безграничной Вселенной. Это значит, что через несколько миллиардов лет нашу галактику ждет встреча с галактикой Андромеды. Как это произойдет и чем именно закончится, пока неизвестно. Очевидно, более массивная просто-напросто проглотит свою соседку, образовав совершенно новую галактику.
Снимок процесса слияния галактик, полученный с помощью спектрографа Gemini
Возможно, жители Солнечной Системы и вовсе не заметят этого события. Вообще, разумную жизнь на планете Земля в тот момент будет волновать Солнце, которое вот-вот должно будет перейти на следующий этап своей эволюции — стать красным гигантом.
Вращается ли Вселенная
Вероятнее всего, нет. Чтобы понять это, ученые изучали карты космического микроволнового излучения — самого древнего света Вселенной. Карты появились на основе измерений, сделанных в течение пяти лет спутником. Долгие исследования показали, что Вселенная, вероятнее всего, направленности не имеет.
Источник