Джим Брейтот - 101 ключевая идея: Астрономия

• Название: 101 ключевая идея: Астрономия
• Автор: Джим Брейтот
• Издательство: ФАИР- ПРЕСС
• Жанр: Энциклопедии
• Год: 2002
• ISBN: 5–8183–0382–9; 0–340–78214–5

Астрономия — сплав физики, математики и бездонной красоты звездного неба — не одно столетие вдохновляла человечество на осознание своего места во Вселенной, на поиски и открытия. Эта обширная область науки обладает собственным языком, который, однако, может освоить и человек, не имеющий специального образования. В этой книге в доступной форме дано краткое описание основополагающих идей астрономии, а также современные принципы и факты, необходимые для всех, кто хочет узнать как можно больше о ночном небе. Вы узнаете о черных дырах и гравитационных линзах, о пульсарах, квазарах и многом другом, что поражает воображение, заставляя людей с пристальным интересом всматриваться в небеса. Статьи расположены в алфавитном порядке.

Книга предназначена для широкого круга читателей, а также для учащихся школ и вузов.

---

2. Зимой в ночном небе властвует созвездие Ориона, которое поздней осенью восходит над восточным горизонтом около полуночи и заходит незаметно для нас около полудня. Верхняя левая звезда в созвездии Ориона — это красный сверхгигант Бетельгейзе. Звезда в конце его "правой ступни" — голубовато-белый сверхгигант Ригель. Под звездой, образующей оконечность "левой ноги" Ориона, расположен Сириус — ярчайшая звезда ночного неба. К западу от Ориона и немного выше можно обнаружить рассеянное скопление Плеяд в созвездии Тельца.

Орион и его окрестности

См. также статьи "Небесная сфера 3", "Сверхновая".

СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА

Солнечная система состоит из Солнца, планет, их спутников, астероидов и комет. Некоторые физические свойства планет приведены в таблице внизу; Солнце включено в таблицу для сравнения.

Солнце образовалось около 4,5 млрд. лет назад из медленно вращающегося облака межзвездного газа и пыли, которое сжималось под воздействием собственной тяжести. Центральный регион сжимающегося облака становился плотнее и горячее, образуя так называемую протозвезду, которая продолжала сжиматься и разогреваться до тех пор, пока в ядре звезды не началась реакция ядерного синтеза. Из вращающегося диска, образованного внешними регионами облака, сформировались планеты, которые движутся вокруг Солнца в одном направлении и в одной плоскости друг с другом. Более тяжелые элементы, такие, как железо и кремний, сконденсировались ближе в Солнцу и сформировали внутренние планеты, в то время как более легкие элементы, включая лед, остались на внешней окраине диска и сформировали внешние планеты. Мощные вспышки, происходившие на Солнце во время его стабилизации, выталкивали межпланетный газ и пыль далеко за пределы формирующихся планет. Возможно, это привело к образованию облака Оорта, откуда, как считается, происходят долгопериодические кометы.

См. также статьи "Астероиды", "Кометы", "Планеты", "Звезды 2".

СОЛНЕЧНЫЕ ЗАТМЕНИЯ

Солнечные или лунные затмения происходят, когда Земля, Солнце и Луна находятся на одной линии друг с другом. Когда Луна находится между Солнцем и Землей, происходит солнечное затмение, так как лунная тень частично закрывает поверхность Земли. Область полного затмения, образуемая конусообразной тенью Луны, составляет на дневной стороне Земли около 300 км в диаметре. Из-за вращения Земли область полного затмения движется по земной поверхности со скоростью порядка 1000 км в час, поэтому период темноты в любом месте, где проходит затмение, составляет не более нескольких минут. В момент полного затмения вокруг солнечного диска можно видеть солнечную корону, состоящую из раскаленных газов. Эти газы протягиваются в космосе на миллионы километров. Регион частичного затмения на поверхности Земли занимает площадь около 5000 км2. Каждый наблюдатель в этом регионе может увидеть частичное солнечное затмение по мере того, как лунный диск постепенно закрывает и открывает часть поверхности солнечного диска. Кольцевое солнечное затмение можно наблюдать, когда Луна находится дальше, чем обычно от Земли, так что ее тень не полностью достигает поверхности планеты. Тогда Солнце видно как кольцо на фоне темного лунного диска.

Солнечное затмение

Солнечное затмение не происходит во время каждого новолуния, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Причина заключается в том, что лунная орбита наклонена в среднем под углом 5°8,7́ по отношению к плоскости земной орбиты (к эклиптике). В большинстве случаев во время новолуния лунная тень проходит над Землей или под ней.

Запомните, что солнечное затмение нужно наблюдать только через темный фильтр, чтобы не повредить зрение.

См. также статьи "Лунные затмения", "Солнце 2".

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ

Горизонтальные солнечные часы — простейший прибор для определения времени в соответствии с положением тени гномона (указателя или стрелки солнечных часов), когда циферблат расположен так, как показано на рисунке внизу. Циферблат отградуирован в часах, где цифра 12 соответствуют полуденному положению Солнца.

Показания солнечных часов отличаются от так называемого гражданского времени в каждом из временных поясов Земли. Гражданское время определяется по атомным часам в специально предназначенных для этого научных лабораториях. Показание солнечных часов соответствует местному солнечному времени (МСВ), которое меняется в соответствии с долготой. Нулевая долгота определяется как меридиан, проходящий через Старую королевскую обсерваторию в Гринвиче в предместье Лондона.[35] Таким образом, солнечные часы, расположенные в Гринвиче, дают гринвичское солнечное время (ГСВ), которое отличается от показаний солнечных часов, расположенных на широте х° на (x/360) x 24 часа. Для мест, расположенных к востоку от Гринвича, эта разница вычитается из МСВ, чтобы получить ГСВ; для мест, расположенных к западу от Гринвича, разница прибавляется к МСВ, чтобы получить ГСВ. Поскольку орбита Земли имеет не вполне круглую форму, показания солнечных часов могут отличаться до 15 минут в каждую сторону от их показаний, что не наблюдалось бы, если бы орбита Земли была круглой. Эта разница меняется в течение года, как показано на диаграмме на с. 211.

Среднее солнечное время = фактическое солнечное время — поправка на уравнение времени

Уравнение времени

См. также статьи "Небесная сфера 2", "Звездное и солнечное время".

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР

Феномен солнечного ветра легче всего обнаружить при наблюдении кометы с видимым хвостом. Хвост кометы всегда направлен от Солнца, независимо от направления ее движения. Это происходит из-за воздействия заряженных частиц, таких как протоны и электроны (для таких частиц используется собирательное название плазма), которые излучаются солнечной короной со скоростью порядка нескольких сотен километров в секунду. Космические зонды измерили силу солнечного ветра на различных расстояниях от Солнца, определили виды частиц, их концентрацию и скорость. На изображениях, полученных от SOHO, космического зонда, предназначенного для изучения Солнца, можно видеть "дыры" в солнечной короне, которые являются выпускными каналами для частиц солнечного ветра. Частицы, вылетающие из постоянных дыр над полюсами Солнца, движутся почти вдвое быстрее, чем частицы, вылетающие из экваториальных дыр.

Плазма солнечного ветра очень хорошо проводит тепло, поэтому она разогревается и ускоряется по мере удаления от Солнца. Движение заряженных частиц солнечного ветра создает магнитное поле, которое, в свою очередь, распространяет действие магнитного поля Солнца далеко в космос. Из-за вращения Солнца линии расширенного магнитного поля закручиваются спиралью. Солнечные вспышки выбрасывают в космос заряженные частицы с очень высокими скоростями, которые прибавляются к постоянному потоку заряженных частиц из солнечной короны.

Магнитное поле Земли улавливает заряженные частицы солнечного ветра в двух тороидальных поясах вокруг Земли, которые называются радиационными поясами Ван Аллена. Внутренний пояс простирается от высоты около 2000 км до 5000 км. Внешний пояс простирается от 12 000 до примерно 20 000 км над поверхностью планеты. На траектории земной орбиты концентрация протонов солнечного ветра изменяется в несколько сотен раз, а их скорости варьируют в пределах от 300 км/с до 700 км/с. Эти вариации иногда вызывают возмущения в магнитном поле Земли, которые сильно ухудшают возможности радиосвязи.

См. также статьи "Кометы", "Солнце 2".

СОЛНЦЕ 1: СТРУКТУРА

Солнце представляет собой светящуюся сферу раскаленных газов примерно в 100 раз больше Земли. Солнце — слабопеременная звезда типа желтого карлика, спектрального класса G, излучающая энергию порядка 4×1026 Вт/с. Его масса составляет 2×1030 кг, средняя плотность в 1,4 раза превышает плотность воды. Хорошо очерченная светоизлучающая поверхность Солнца называется фотосферой. Толщина фотосферы как слоя — около 300 км. Сила тяготения на поверхности Солнца примерно в 28 раз превосходит земную. Температура фотосферы составляет около 6000К. Фотографии, сделанные с помощью красных фильтров, показывают, что фотосфера покрыта слоем газов толщиной около 20 000 км, который называется хромосферой. На фотографиях, сделанных во время затмения, можно увидеть, что Солнце окружено разряженными газами, протягивающимися далеко в космос; они называются солнечной короной.

Внутри Солнца находится ядро, где происходит реакция ядерного синтеза, в процессе которой высвобождаются фотоны и кванты гамма-излучения. По пути от ядра наружу фотоны взаимодействуют с быстро движущимися атомными ядрами и электронами, пока не достигают области, называемой зоной конвекции, где ядра и электроны соединяются в виде атомов и ионов. Внешняя граница этой области образует фотосферу. Внутренняя часть Солнца между энерго-производящим ядром и зоной конвекции называется зоной излучения. Вещество в этой зоне представляет собой плотный газ, состоящий из разрозненных ядер и электронов со слишком высокой кинетической энергией для образован и я атомов и йонов. Воздействие силы тяготения на вещество в зоне излучения сталкивается с противодействием в виде внешнего давлен и я газовых масс при условии, что газ продолжает разогреваться постоянным потоком излучения из ядерной "топки" в ядре Солнца.