Расстояния в космосе
Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, рядом — это по звёздным меркам.
Расстояние до Солнца
Расстояния до ближайших объектов
Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, Луны, радиоволны долетают до Земли за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного Плутона – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.
Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей Солнечной системы принято проводить измерения в астрономических единицах.
Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до Меркурия всего 0,387 а.е., а до Юпитера – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – Плутона – всего 39,518 а.е.
До Луны расстояние определено с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.
Средний космос
Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.
Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.
Наша галактика имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра галактики, за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.
Дальний космос
Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) — от параллактической секундыЭто та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″. . Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, большие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод . В основе этого метода находятся свойства цефеид – переменных звёзд.
Также для определения расстояний по яркости используют сверхновые звёзды, туманности или очень большие звёзды классов сверхгигантов и гигантов. Посредством этого способа реально вычислять космические расстояния до объектов, расположенных не далее 1000 Мпк. Например, до ближайших к Млечному Пути галактик – Большого и Малого Магеллановых Облаков, получается соответственно 46 и 55 Кпк. А ближайшая галактика Туманность Андромеды окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А размер видимой вселенной 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!
Измерения из космоса
Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов изменились ранее известные параметры. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк.
Источник
Далекий космос
В объективе несколько интересных фотографий далекого и не очень космоса.
Полет на Луну
В середине февраля 2013 наша Луна прошла перед планетой Юпитер. Пытаясь запечатлеть этот необыкновенный кадр, астрофотограф понял, что летящий поблизости самолет может оказаться перед Луной. Поэтому он сделал непрерывную серию кадров с короткими экспозициями. Как и ожидалось, через некоторое время самолет, Луна и Юпитер оказались вместе на одном кадре. (Фото Greg Gibbs):
Цвета Меркурия
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы. Планета названа древними римлянами в честь бога торговли — быстроногого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет.
Это изображение Меркурия было сделано на основе снимков космического аппарата Мессенджер. Цвета усилены. В верхней правой части Меркурия видно большое, окрашенное в желтоватый цвет образование. Это котловина Калорис, которая возникла в результате столкновения с кометой или астероидом на самой ранней стадии эволюции Солнечной системы. Затем древняя котловина Калорис была залита извергавшейся из вулканов лавой. (Фото NASA | JHU Applied Physics Lab | Carnegie Inst. Washington):
Полет метеорита
Зимним утром 15-го февраля Марат Ахметвалеев сфотографировал след от падения знаменитого метеорита в Челябинске. Под покровом легкого тумана спокойно течет река Миасс, в ее тихих водах отражается зимний пейзаж около Челябинска в России. Предварительные результаты показывают, что метеорит принадлежал к классу пересекающих земную орбиту астероидов, известных как аполлоны. (Фото Marat Ahmetvaleev):
Скопления галактик Абель 68
Как представить себе расстояние в миллион световых лет? А в миллиард? Скопление галактик Абель 68 удалено от нас на 2.1 миллиарда световых лет и находится в созвездии Лисички.
Для информации: световой год — это внесистемная единица длины, равная расстоянию, проходимому светом за один год. Световой год равен 9 460 730 472 581 километрам или 0.306 601 парсекам. (Фото NASA, ESA, Hubble Heritage | ESA | Hubble Collaboration):
Извержение вулкана Сакурадзима
Не обязательно отправляться за 2 миллиарда световых лет, инопланетные пейзажи можно увидеть и на Земле. Например, во время извержения вулкана Сакурадзима.
Природа вулканических молний загадочна. На этой фотографии видно, как из-под поверхности Земли вырывается наружу расплавленная порода, стреляющая горячими светящимися шариками магмы. (Фото Martin Rietze):
Световое эхо V838 Единорога
V838 Единорога — необычная переменная звезда в созвездии Единорога, находящаяся на расстоянии около 20 000 световых лет (6 килопарсек) от Солнца. Звезда пережила серьёзный взрыв в начале 2002 года. По неизвестным причинам внешняя оболочка V838 Единорога внезапно расширилась, сделав эту звезду самой яркой во всём Млечном Пути. Затем она снова стала слабой, также внезапно. Радиус V838 Единорога составляет 380 радиусов Солнца, светимость — в 15 000 раз больше светимости Солнца. (Фото NASA, ESA, H. E. Bond):
Карта лунной гравитации
Как образовалась Луна? Эта карта лунной гравитации. Области с более слабой гравитацией изображены синим цветом, а с более сильной – красным. Анализ данных, полученных спутниками GRAIL, показал, что кора Луны очень тонкая, ее глубина – всего около 40 километров. И по внутреннему строению Луна похожа на Землю.
В целом эти результаты подтверждают гипотезу, согласно которой Луна сформировалась из вещества Земли после мощного столкновения, произошедшего на раннем этапе эволюции Солнечной системы, примерно 4.5 миллиарда лет назад. Хотя на этот счет есть и другие мнения. (Фото NASA, JPL-Caltech, MIT, GSFC, SVS):
Туманность Ориона
Туманность Ориона или M42 простирается на 40 световых лет. Она находится в том же спиральном рукаве нашей Галактики, что и Солнце, на расстоянии около 1344 световых лет от Земли. (Фото Reinhold Wittich):
Туманность Карандаш
Эта ударная волна летит в космическом пространстве со скоростью более 500 000 км/час. Туманность NGC 2736 — эмиссионная туманность в созвездии Паруса. Ее часто называют туманность Карандаш из-за внешнего вида. Длина «карандаша» составляет около 5 световых лет, от нас она удалена на 800 световых лет. Туманность является расширяющимся облаком остатков от звезды, взорвавшейся примерно 11 000 лет назад. Диаметр остатка равен 100 световым годам. (Фото Martin Pugh):
Спиральная галактика NGC 3169
NGC 3169 — это спиральная галактика в созвездии Секстант. NGC 3169 излучает во всех диапазонах спектра, от радио до рентгеновского, что указывает на активное галактическое ядро, скрывающее огромную черную дыру.
Для информации: черная дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света. Сверхмассивная черная дыра — это черная дыра с массой около 100 000 — 10 000 000 000 масс Солнца. Сверхмассивные черные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая наш Млечный Путь. Подробнее читайте в статье «Сверхмассивные чёрные дыры».(Фото Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, University of Arizona):
Туманность Голубая конская голова
Вы видите здесь лошадиную голову? Нет, это не знаменитая туманность Конская Голова в созвездии Ориона. Это гораздо более слабая отражательная туманность IC 4592, принимающая знакомую форму при более богатом воображении. Отражательные туманности состоят из тонкой космической пыли, которая может принимать голубоватый цвет, отражая излучение соседних звезд. (Фото Scott Rosen):
Спящая Красавица
M 64 — это Спящая Красавица, галактика Чёрный Глаз в созвездии Волосы Вероники на расстоянии около 17 миллионов световых лет от Земли. M 64 благодаря столь замечательной особенности внешнего вида — популярный объект для любительских наблюдений. В центре видно красноватое свечение водорода, связанного с областями звездообразования. Спящая Красавица и странное вращение, вероятно, возникли в результате произошедшего около миллиарда лет назад слияния двух разных галактик. (Фото Martin Pugh):
Туманность Южное Кольцо
Туманность Южное Кольцо NGC 3132 — планетарная туманность в созвездии Паруса. В центре находится небольшая звездочка, а совсем не яркая, как может показаться. Багряное сияние окружает двойную звёздную систему(Фото Hubble Legacy Archive, ESA, NASA):
Туманность Сердце
Туманность Сердце, официальное название которой — IC 1805, растянулась на 200 световых лет и находится на расстоянии около 7 500 световых лет от нас. За свою форму, больше подходящую для дня Святого Валентина, туманность получила название Сердце. В туманности IC 1805, в спиральном рукаве Персея нашей Галактики, рождаются новые звезды. В центре космического сердца находится большое скопление молодых звёзд, возраст которых всего около 1.5 миллионов лет. (Фото Terry Hancock):
Источник
Почему в космосе холодно, если Солнце горячее?
Порой я часто слышу интересные вопросы, например: почему в космосе холодно, если там так много горячих звёзд? Почему на ночной стороне Меркурия температура может достигать – 190 С, хотя он так близко расположен к Солнцу, ведь на дневной стороне этой планеты может быть + 430 С ?
Все тела Солнечной системы получают тепло и свет от единого источника – Солнца. Тепло от любой звезды распространяется в космос в виде излучения – инфракрасной волны энергии, которая перемещается от раскалённых объектов к холодным. Волны излучения пробуждают молекулы и заставляют их нагреваться – так и распространяется тепло от звезды к другим телам. Но есть один момент: излучение нагревает только те молекулы, которые находятся у него на пути. Именно поэтому на дневной стороне Меркурия очень жарко, до + 430 С, а на ночной – жуткий холод.
На Венере жарче, чем на Меркурии, несмотря на то, что она дальше от Солнца. Температура на второй планете Солнечной системы достигает + 460 С, причём, неважно, на полюсах ли вы будете её измерять или на экваторе, в тени или на светлой стороне: всё дело в атмосфере, состоящей на примерно на 98 % из углекислого газа, и в вызванном им мощном парниковом эффекте.
Тепло распространяется тремя способами: проводимость (например, когда вы положили холодные руки на тёплую батарею, тепло передаётся при непосредственном контакте), конвекция (когда вы греетесь, сидя у батареи, не касаясь её, – это явление переноса энергии самими струями жидкости или газа – в данном случае вы получаете тепло от движущихся горячих потоков воздуха) и излучение . Когда лучи звёзд нагревают молекулы в земной атмосфере, то те передают энергию другим молекулам, расположенным ниже. Так возникает цепная реакция, которая нагревает те области, что остались за пределами солнечного луча.
В космосе же негде возникать этой цепной реакции, так как вакуум – это слишком разреженное пространство, в котором атомы находятся очень далеко друг от друга, поэтому они не могут постоянно сталкиваться и обмениваться теплом. Получается, что проводимость не подходит.
Конвекция может работать лишь там, где может возникнуть сила тяжести, ведь потоки теплого воздуха более легкие и поднимаются вверх, а холодные – более плотные и тяжёлые — опускаются ниже. В невесомости конвекция попросту не может существовать, поэтому она тоже не подойдёт.
А что насчёт излучения? Получается, что оно остаётся единственной возможностью! Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие этот объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия заставляет атомы двигаться и производить тепло в процессе своего движения. Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени. Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными. Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло, и нам кажется, что тёплые солнечные лучи нас согревают, только вот на самом деле это не тёплые лучи, а прогретый воздух, попавший под излучение. В космосе исходит излучение от звёзд, но нет молекул и атомов, способных его поглотить. Даже когда скалистая поверхность объекта нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.
Таким образом, температуру звезды можно почувствовать только в случае, если есть материя, способная её поглотить. Поскольку в открытом космосе пространство практически пустое (в вакууме атомы вещества находятся слишком далеко друг от друга, чтобы «дотянуться» до своих соседей и передать им энергию), в космосе царит холод.
На дневной стороне на Меркурии мы бы поджарились, так как там будет действовать теплообмен: представьте, если вас бросят на раскалённую сковородку – эффект будет примерно таким же. На Земле мы мёрзнем в холодной воде, или на улице зимой в мороз, потому что воздух и вода являются теплообменниками, которые всё время взаимодействуют с живыми телами, отбирая у них тепло. Тепловое излучение человека невелико, поэтому, окажись он в открытом космосе вдали от звёзд без скафандра, он не превратится моментально в сосульку – да, переохлаждение наступит, но далеко не сразу, так как нет внешнего источника тепла – звезды, горячей поверхности или атмосферы. А вот если подлететь в окрестности Меркурия и даже ближе, то солнечные лучи встретят на своём пути материю — в данном случае нас, и заставят атомы нашего тела двигаться — отсюда получится и перегрев.
Кстати, на Луне перепады температур экстремальные: на солнечной стороне температура поднимается до + 127 С, а на теневой может опускаться до – 170 С. Почему же на Земле нет такого эффекта? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от Солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены. Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.
Источник