Галактика, звезды и созвездия
Земля входит в состав Солнечной системы, в свою очередь, Солнечная система является частицей нашей Галактики. Галактика – это скопление звезд, звездных систем, межзвездная пыль и газы. Форма Галактики напоминает диск. Область наиболее высокой концентрации звезд и межзвездного вещества представляют собой Млечный Путь. Нашу Галактику мы видим изнутри, т.к. находимся в ее периферийной части. Диаметр Галактики около 100 тыс. световых лет. В границах Галактики насчитывается 100 млрд. – 150 млрд. звезд.
Солнечная система в Галактике не остается неподвижной: во-первых, она движется поступательно в направлении созвездия Геркулеса; во-вторых, Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики почти за 200 млн. лет. Этот срок принято считать галактическим годом.
В Галактике присутствует разреженный газ с примесью пыли. Наиболее плотные области газовой межзвездной среды образуют светлые и темные туманности. Галактику пронизывают различные электромагнитные волны и быстрые частицы (космические лучи). Основные объекты Галактики – это звезды. Звезды, наблюдаемые нами на небе, являются звездами нашей Галактики. Невооруженным глазом в ясную, безлунную ночь видно около 3000 звезд. Видимые звезды на небе еще в древности были объединены в группы – созвездия. В каждом созвездии наиболее яркие звезды образуют характерные фигуры. Названия многих созвездий заимствованы из мифологии (Андромеда, Водолей, Геркулес, Дракон, Змееносец, Кассиопея, Орион, Пегас, Персей и т.д.) или связаны с деятельностью людей (Возничий, Волопас, Стрелец), названиями животных (Большая Медведица, Большой Пес, Козерог, Лев, Лебедь, Малая Медведица, Рыбы, Скорпион и др.). Есть на небе и такие созвездия, наименования которых отражают успехи, достигнутые людьми в различных сферах жизни (Микроскоп, Циркуль, Секстант – видимые в южных широтах) и др.
По международному соглашению все небо разделено на 88 созвездий, 44, наблюдаемых с нашего северного полушария, и 44 – с южного. Для обозначения ярких звезд в созвездиях используют буквы греческого алфавита (α, β, γ,δ, ε, …), наиболее яркие звезды имеют собственные имена (Сириус, Вега, Капелла, Ригель, Процион, Альтаир, Альдебаран и т.д.). На звездном небе мы видим звезды различного блеска. Самые яркие из них считаются звездами нулевой величины, например, Арктур (α Волопаса), Вега (α Лиры), Капелла (α Возничего), Ригель (β Ориона) и др. Сириус (α Большого Пса), являясь наиболее яркой звездой на ночном небе, имеет даже отрицательную звездную величину – 1,5. Звездами первой звездной величины являются Альдебаран (α Тельца), Денеб (α Лебедя), Регул (α Льва) и т.д. Самые слабые, еще видимые невооруженным глазом звезды относятся к шестой величине. Деление звезд на величины предложил Гиппарх во II в до. н.э. Таким образом говоря о звездной величине, мы имеем в виду не размеры звезды, а ее блеск. В звездных величинах выражают и яркость планет, так Венера может иметь звездную величину до –4,5, Юпитер от –2 до –3, Сатурн около 0, Марс от 1 до –2.
Вид звездного неба непрерывно меняется в течение суток (ночи), т.к. Земля вращается вокруг оси и в течение года, т.к. Земля обращается вокруг Солнца.
На фоне звезд Солнце в течение года описывает полную окружность – эклиптику. При этом Солнце последовательно переходит из одного созвездия в другое. Эти созвездия называют зодиакальными, всего их 12: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей.
Ряд созвездий, расположенных вблизи Полярной звезды (околополярные созвездия), можно наблюдать весь год и в течение всей ночи. Это созвездия Большой и Малой Медведицы, Кассиопеи, Цефея, Персея, Возничего, Лебедя, Лиры, Дракона. Они являются не заходящими за горизонт в наших широтах. Вследствие осевого вращения Земли создается видимый эффект обращения созвездий вокруг Полярной звезды. Чем она замечательна? Полярная звезда не самая яркая на ночном небе. Она имеет лишь вторую величину и при первом взгляде на небо ничем не выделяется среди других звезд. Особенностью Полярной звезды является то, что она остается всегда на одном и том же месте, располагаясь на небе вблизи северного полюса мира. Таким образом, Полярная звезда указывает направление на север, а угол под которым видна Полярная звезда соответствует широте местности. Отыскать Полярную звезду несложно: сначала необходимо найти Большую Медведицу и через две крайних звезды «ковша» Большой Медведицы провести мысленно прямую линию так, как показано на рис. 2.
 Полярная звезда
Рис. 2. Способ отыскания Полярной звезды. Осенью под утро, зимой ночью и весной вечером, кроме околополярных созвездий видны так называемые зимне-весенние созвездия. В южной части неба хорошо видно созвездие Ориона, к востоку от которого располагаются созвездия Малого и Большого Пса. Над Орионом возвышаются Близнецы и Телец, на востоке созвездие Льва. В северной половине небесной сферы находятся околополярные созвездия. Летней ночью и осенним вечером наблюдаются летне-осенние созвездия. На юге низко над горизонтом располагается созвездие Скорпиона, на юго-востоке созвездие Орла, на западе над горизонтом созвездие Волопаса, влево от которого находятся Северная Корона и Геркулес, на востоке Андромеда. Околополярные созвездия по-прежнему в северной половине неба. На ночном небе южного полушария видны другие созвездия: Южный Крест, Южный треугольник, Центавр, Киль, Корма, Журавль и др. В созвездии Центавра находится ближайшая к солнечной системе звезда – Проксима, расстояние до нее 4 световых года. Вторая ближайшая к нам звезда – α Большого Пса – Сириус, расстояние до которого 7,5 световых лет. Звезды отличаются по цвету: бывают звезды красные, оранжевые, желтые, белые, голубые. Цвет зависит от температуры, которая может изменяться от 3000 о до 30000 о С. Звезды различаются также по размерам, массе, плотности. Есть звезды-гиганты, во много раз больше Солнца (Арктур, Бетельгейзе и др.), размеры их могут быть сравнимы с орбитой Юпитера. Но есть и звезды-карлики, размеры которых могут быть меньше размеров Земли; есть звезды очень маленькие, так называемые нейтронные, с диаметром около 10-20 км. Они имеют плотность, приблизительно совпадающую с плотностью атомных ядер (такая плотность может возникнуть, если Землю сжать до диаметра 1 км). По химическому составу звезды примерно одинаковы, 98% звездного вещества приходится на водород и гелий (водорода в 3 раза больше, чем гелия). Звезды, как и все тела в природе, не остаются неизменными. Они рождаются, эволюционируют и умирают. Продолжительность жизни звезд зависит от их массы. Звезды с массой, меньшей массы Солнца, очень экономно расходуют свою энергию, следовательно, могут светить десятки миллиардов лет. Звезды с массой, большей массы Солнца, растрачивают свою энергию примерно за 10 миллионов лет. Почти всю жизнь звезда сохраняет температуру и размер практически постоянным. Но когда в центре звезды весь водород превращается в гелий, звезда быстро начинает увеличиваться в размерах до красного гиганта, затем процесс расширения сменяется сжатием, и звезда превращается в белый карлик. Такой путь развития ожидает и наше Солнце через несколько миллиардов лет. Звезды с массой в 1,4 раза больше массы Солнца сжимаются под действием гравитационных сил до нейтронных звезд. Звезды с еще большей массой в конце своей жизни сжимаются до стадии «черной дыры». Черные дыры являются одними из самых интересных и загадочных объектов Вселенной. Для возникновения черной дыры необходимо, чтобы масса звезды сжалась до таких размеров, при которых вторая космическая скорость становится равной скорости света. Этот размер носит название гравитационного радиуса и зависит от массы тела. Величина его очень мала даже для масс небесных тел. Так, для Земли гравитационный радиус приблизительно равен 1 см, для Солнца – 3 км. Для того, чтобы преодолеть тяготение и вырваться из черной дыры, требуется скорость, превышающая скорость света, что, естественно, противоречит теории относительности. Согласно теории относительности, никакое тело не может развить скорость, большую чем скорость света. Поэтому из черной дыры ничто не может вылететь, не может поступать наружу никакая информация. Вблизи черных дыр резко изменяются свойства пространства и времени. Поиски черных дыр во Вселенной проводятся по их сильному полю тяготения, по тем эффектам, которые возникают при попадании в этом поле окружающего вещества. Возможно, что очень массивные черные дыры возникают в центрах компактных звездных скоплений, в центрах галактик. Предполагают, что одна из черных дыр находится в созвездии Лебедя. За пределами нашей Галактики находятся другие галактики, видимые с Земли как туманные пятна на ночном небе. Расстояния между галактиками во много раз больше их размеров (это как бы острова во Вселенной). Расстояние до соседних к нам галактик – несколько миллионов световых лет. Ближайшая к нам, видимая с северного полушария галактика – Туманность Андромеды, находится на расстоянии 2 млн. световых лет и наблюдается в созвездии Андромеды в виде туманного пятна. Расстояния между галактиками не остаются постоянными, а увеличиваются со временем. Наблюдается так называемое разбегание галактик во Вселенной, являющееся следствием ее расширения. Происхождение Галактики а вместе с ней и Солнечной системы, остается до сих пор неразгаданной тайной природы. Предполагают, что наша Галактика образовалась из газового облака, состоящего из водорода и других газов. Столкновение газового вещества приводило к потере скорости и переходу кинетической энергии в тепловую. При этом форма и размеры газового облака менялись, само оно от быстрого вращения становилось похоже на сплющенный диск. На начальной стадии эволюции Галактики из межзвездной газово-пылевой среды образовались первые звезды. Гравитационные изменения в одном из газово-пылевых облаков нашей Галактики 4,6 млрд. лет назад привели к образованию Солнечной системы. В результате уплотнения вещество досолнечного облака разогревалось и постепенно достигло настолько высоких температур, что в нем начались гигантские ядерные взрывы. Итогом их стало образование Солнца. Накопление межзвездных пылинок с последующим увеличением и накоплением газа привело к возникновению планет и многих их спутников. Гипотез о происхождении солнечной системы существует несколько. Наиболее научно-обоснованной из ранних космогонических гипотез является система предположений, впервые высказанных немецким философом И. Кантом (1755 г.) и спустя несколько десятилетий независимо от него предположений французского математика П. Лапласа (1797 г.). Из числа современных космогонических гипотез о происхождении планет наибольшее значение и популярность приобрели гипотезы О.Ю. Шмидта и В.Г. Фесенкова. Согласно одной из них, гипотезе О.Ю. Шмидта, Земля и другие планеты образовались из облака межзвездной материи, захваченного Солнцем при его движении в мировом пространстве. В процессе движения частицы облака сосредоточились в экваториальной части, и облако превратилось в диск. Во вращающемся диске образовались сгущения, на которые все больше наращивалось частиц из вещества диска. Так образовались зародыши будущих планет. Земля и другие планеты первоначально были холодными. Разогрев планет произошел позднее при радиоактивном распаде химических элементов и гравитационной энергии. На разогретой Земле появились вулканы, землетрясения, началось формирование и движение земной коры. Затем в результате внутренних процессов из недр Земли выделились газы и водяной пар, что привело к возникновению атмосферы и гидросферы[2]. Источник Звездные миры галактика звезды созвездияРыбы и Дракон на нашем небосводе
С древних времен человек для удобства наблюдений объединяет звезды на небе в группы, которые называются созвездиями. Звезды, входящие в одно созвездие, только издали кажутся «соседями» — на самом деле их разделяют огромные расстояния. Еще в древности созвездия получили свои названия по именам героев мифов и легенд. Так на небе появились созвездия Рыбы и Дракон, Телец и Большой Пес, Большая и Малая Медведица (рис. 18.1). На рисунке 18.2 изображены созвездия, которые видны в нашей стране в любое время года. По ним легко определить ночью стороны горизонта — север, юг, запад и восток. Обратите внимание на семь ярких звезд, образующих ковш. Это часть созвездия Большая Медведица. Если продолжить линию, которая соединяет две крайние звезды ковша, то она укажет на Полярную звезду (рис. 18.2). Эта звезда входит в созвездие Малая Медведица. Полярная звезда — важный ориентир, позволяющий определить стороны горизонта: когда вы смотрите на нее, ваш взгляд направлен на север. Звезды: первое знакомство. Есть на небе звезда, которую мы не видим ночью, но можем наблюдать с утра до вечера. Это Солнце. Вы удивитесь: разве Солнце — звезда? Конечно! Ведь звезды — это огромные небесные тела, излучающие свет. Все звезды, кроме Солнца, кажутся нам маленькими яркими точками только потому, что расстояние до них в сотни тысяч раз больше, чем до Солнца. Наше Солнце — обычная, ничем особым не выделяющаяся звезда. Во Вселенной есть звезды, которые светят в тысячи раз ярче и в тысячи раз более тускло. Самая близкая к нам звезда (конечно, кроме Солнца) Проксима находится так далеко, что свет от нее идет до Земли более четырех лет! Мы смотрим на небо, и оно кажется нам таким близким, а на самом деле наш взгляд проникает на немыслимые расстояния. Чем заполнено безграничное межзвездное пространство? Раньше его считали пустым, а недавно было установлено, что там есть космическая пыль и газы. Пыль и газы образуют гигантские облака. Некоторые из них отражают свет звезд, и поэтому их видно в телескоп (рис. 18.3, а).
|
Большая Медведица
На ночном небе в ясную погоду даже невооруженным глазом можно рассмотреть сотни звезд.
