НАШЕ МІСЦЕ ПІД ВСЕСВІТУ
Це зараз люди досить "легко" уявляють собі своє місце в безмежних просторах Космосу.
Вони йшли до таких уявленням багато тисяч років - від перших шукає відповіді поглядів первісної людини на нічне небо Землі, до створення найпотужніших телескопів у всіх діапазонах частот ЕМ-коливань.
Для дослідження властивостей космічного простору зараз використовуються так само інші типи хвильових процесів (гравітаційні хвилі) і елементарні частинки (нейтрино телескопи). Використовуються космічні розвідники - міжпланетні космічні апарати, які продовжують свою роботу вже за межами Сонячної системи і несуть відомості про нашу планету тим мешканцям Галактики (Всесвіту), які стануть володарями цих КА в майбутньому.
Вивчаючи природу (ін. Грец. Φύσις), людству довелося переходити від простого споглядання і мудрування (натуральна філософія) до створення повноцінної науки - фізики - експериментальної і теоретичної (Г. Галілей). Фізика змогла передбачати майбутнє в розвитку природних процесів.
Фізика за своєю суттю є основою для всіх наук, в тому числі і математики, яка не може існувати окремо від природи, оскільки черпає свої теми з природи і є інструментом для її дослідження. У міру розгадування таємниць руху планет були створені нові розділи математики (І. Ньютон, Г. Лейбніц), які з великим успіхом використовують зараз у всіх без винятку розділах діяльності людей, в тому числі і в пізнанні законів світобудови. Розуміння цих законів і дозволило визначити наше місце у Всесвіті.
Процес пізнання триває і не може зупинитися, поки існує людина і його природна цікавість - він хоче знати, з чого все зроблено і як влаштовано (галактики, зірки, планети, молекули, атоми, електрони, кварки ...), звідки все береться ( фізичний вакуум), куди зникає (чорні діри) і т.д. Для цього вченими створюються нові фізико-математичні теорії, наприклад, теорія суперструн (М- теорія)
(Е. Віттен, П. Таунсенд, Р. Пенроуз і ін.), Які пояснюють пристрій і Макро- і мікросвіту.
Отже, наша Галактика (Чумацький шлях) входить в так звану місцеву групу галактик. Розміри галактик і відстані між ними величезні і вимагають спеціальних одиниць виміру (см. В колонці праворуч).
наші сусіди з місцевої групи галактик ( збільшити картинку )
Наша Галактика - Чумацький шлях представляє собою гігантський диск, що складається із зірок різного типу, зоряних скупчень, міжзоряного речовини, що складається з різних типів випромінювань, елементарних частинок, атомів і молекул, темної матерії, над таємницею якою б'ються зараз астрофізики. У центрі нашої Галактики існує чорна діра (принаймні одна) - ще одна з астрофізичних проблем сучасності.
На схема нижче показано пристрій Галактики (рукава, ядро, гало), її розміри і місце, яке займають в ній Сонце, Земля і інші планети - супутники Сонця.
розташування Сонячної системи в Галактиці Чумацький шлях (схема)
збільшити картинку
схема рукавів (гілок) Чумацького шляху (Сонячна система виділена)
збільшити картинку
КОСМОГОНІЯ (грец. Κοσμογόνια від грец. Κόσμος - порядок, мир, Всесвіт і γονή - народження - походження світу) - розділ астрономії, присвячений походженням і розвитку небесних тіл.
ПОХОДЖЕННЯ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ
Повноцінної теорії утворення Сонячної системи до цих пір не існує. Всі гіпотези, починаючи з Р. Декарта (1644), існували певний час, і коли вони не могли пояснити деякі явища, що відбуваються в Сонячній системі то, або відкидалися повністю, або розвивалися і доповнювалися іншими вченими.
Перша серйозна космогонічна гіпотеза про походження Сонячної системи була створена і опублікована в 1755 р німецьким філософом Иммануилом Кантом (1724-1804), який вважав, що Сонце і планети сформувалися з твердих частинок величезної хмари, які зближалися і злипалися між собою під дією взаємного тяжіння.
Друга гіпотеза космогонії була висунута в 1796 р французьким фізиком і астрономом П'єром Симоном Лапласом (1749-1827). Беручи кільце Сатурна за газове, що відокремилося від планети при її обертанні навколо осі, Лаплас вважав, що Сонце виникло з газової туманності, швидкість обертання якої збільшувалася при її стисненні, і через це від Сонця відділялися кільця газового речовини (схожі на кільця Сатурна) , породили планети.
Ця гіпотеза проіснувала понад 100 років. Однак, подібно гіпотезі Канта, вона була відкинута, оскільки не пояснювала закономірностей Сонячної системи. А достовірна гіпотеза повинна пояснити такі основні закономірності Сонячної системи:
1) планети обертаються навколо Сонця по майже кругових орбітах, мало нахилених до площини земної орбіти, що становить з площиною сонячного екватора кут в 7 ° (виняток - [карликова] планета Плутон, орбіта якої нахилена до площини земної орбіти на 17 °);
2) планети обертаються навколо Сонця в напрямі його обертання навколо осі (із заходу на схід), і в цьому ж напрямку обертається більшість планет (виняток - Венера, Уран і Плутон, що обертаються зі сходу на захід);
3) маса Сонця становить 99,87% маси всієї Сонячної системи;
4) добуток маси кожної планети на її відстань від Сонця і її орбітальну швидкість називається моментом імпульсу цієї планети; добуток маси Сонця на його радіус і лінійну швидкість обертання є момент імпульсу Сонця. У загальній сумі ці твори дають момент імпульсу Сонячної системи, з якого 98% зосереджено в планетах, а на частку Сонця припадає лише 2%, тобто Сонце обертається дуже повільно (лінійна швидкість його екватора дорівнює 2 км / с);
5) фізичні властивості планет земної групи і планет-гігантів різні.
Гіпотези Канта і Лапласа не змогли пояснити всіх цих закономірностей і тому були відкинуті.
Так, наприклад, Нептун віддалений від Сонця на середнє відстань d = 30 а.о. і його лінійна швидкість по орбіті v = 5,5 км / с. Отже, при відділенні породив його кільця Сонце мало носити такий же радіус і таку ж лінійну швидкість свого екватора.
Стискаючись далі, Сонце послідовно породжувало інші планети, і в даний час має радіус R≈0,01 а.о.
Відповідно до законів фізики, лінійна швидкість сонячного екватора повинна була б бути
тобто у багато перевершувати дійсну швидкість 2 км / с. Вже цей приклад показує неспроможність гіпотези Лапласа.
На початку XX ст. були висунуті й інші гіпотези, але всі вони виявилися неспроможними, оскільки не змогли пояснити всіх основних закономірностей Сонячної системи.
За сучасними уявленнями, утворення Сонячної системи пов'язане з формуванням Сонця з газопилової середовища. Вважається, що газопилова хмара, з якого близько 5 млрд. Років тому утворилося Сонце, повільно оберталося. У міру стиснення швидкість обертання хмари збільшувалася, і воно набуло форми диска. Центральна частина диска дала початок Сонцю, а його зовнішні області - планетам. Цією схемою цілком пояснюється відмінність в хімічному складі і масах планет земної групи і планет-гігантів.
Дійсно, у міру розгоряння Сонця легкі хімічні елементи (водень, гелій) під дією тиску випромінювання покидали центральні області хмари, йдучи до його периферії. Тому планети земної групи сформувалися з важких хімічних елементів з малими домішками легких і вийшли невеликих розмірів.
Через велику щільність газу і пилу випромінювання Сонця слабо проникало до периферії протопланетного хмари, де панувала низька температура і прийшли гази намерзали на тверді частинки. Тому далекі планети-гіганти сформувалися великими і в основному з легких хімічних елементів.
Ця космогонічна гіпотеза пояснює і ряд інших закономірностей Сонячної системи, зокрема розподіл її маси між Сонцем (99,87%) і всіма планетами (0,13%), сучасні відстані планет від Сонця, їх обертання і ін.
Вона розроблена в 1944-1949 рр. радянським академіком Отто Юлійовичем Шмідтом (1891-1956) і згодом розвинена його співробітниками і послідовниками.
За цією гіпотезою процес формування планет представляється в такий спосіб.
За ідеєю О.Ю. Шмідта, середа з якої утворилися планети, була фрагментом міжзоряного газопилової хмари, захопленим Сонцем в Галактиці.
У дископодібна газопиловій хмарі внаслідок взаємного зіткнення його частинок виникали численні згущення. Безліч дрібних згущень руйнувалося від взаємних зіткнень, а інші випадали на великі згущення, в результаті чого вони збільшувалися в розмірах і ущільнювалися, поступово створюючи зародки планет ( планетезимали ). Непружні удари при зіткненнях згущень привели до того, що орбіти зародків планет стали близькими до кіл.
Згодом вижили лише ті найбільші зародки, які розташовувалися далеко один від одного і не чинили істотного взаємного гравітаційного впливу, тому їх орбіти навколо Сонця стали стійкими. З цих зародків протягом сотень мільйонів років і сформувалися великі планети.
Між орбітами Марса і Юпітера, де значне гравітаційний вплив Юпітера перешкоджало зростанню згущень і порушувало стійкість їх орбіт, сформувалися малі планети-астероїди і метеороіди, які і в нашу епоху часто стикаються один з одним і з планетами.
На самій периферії початкового пилової хмари із залишків легких газів і незначної кількості пилу виникло безліч долгоперіодіческіх комет. Перевірка цієї досить правдоподібною гіпотези поки ще утруднена, так як систем, подібних до нашої, ми не спостерігаємо і нам нема з чим її порівнювати. Однак постійно ведуться пошуки вселяють надію.
Уже зараз (31 липня 2009) астрономи знають про існування 281 інших планетних систем ( екстрасонячних системи ), З 357 планетами (екзопланети). Знайдено планети за своїми фізичними характеристиками схожі на Землю. Йде інтенсивне вивчення екзопланет, перевіряються різні моделі, в тому числі і виникнення планет з газопилових туманностей.
Аналіз вмісту радіоактивних елементів в земній корі, дослідження метеоритів і місячного грунту, а також геологічні дані вказують на ймовірний вік Землі в 4,6 млрд. Років. Сонце і його планети почали формуватися близько 5 млрд. Років тому. Завдяки спокійній еволюції Сонця, помірно обігріває Землю, на ній близько 3 млрд. Років тому зародилося життя, яка за цей тривалий проміжок часу проеволюціоніровала в розумну.
Очевидно, формування планет навколо зірок на певному етапі їх розвитку є закономірний процес. Тому ми маємо право вважати, що багато зірок мають планетами і, можливо, на деяких з них може існувати життя, в тому числі і розумна.
Гіпотези (23) утворення Сонячної системи (список і відомості про авторів)
липень 2009
Одиниці виміру в астрономії
Паралактичний еліпс, описуваний зіркою, виглядає з Землі так само, як земна орбіта, якби ми могли спостерігати її із зірки
<...> Орбітальний рух Землі призводить до того, що протягом року ми опиняємося то по одну сторону Сонця, то по іншу і в результаті дивимося на зірки під дещо різними кутами.
На земній небосхилі це виглядає як коливання зірки навколо деякого середнього положення - так званий річний паралакс. Чим далі зірка, тим менше розмах цих коливань.
Визначивши, наскільки сильно змінюється видиме положення зірки через річного руху, можна визначити відстань до неї за допомогою звичайних геометричних формул.
Іншими словами, відстань, визначене за паралаксу, що не обтяжене жодними додатковими припущеннями, а його точність обмежена тільки точністю вимірювання параллактического кута. <...>
Про відстанях і віках в астрономії можна почитати в статті Дмитра Вібе "Звідки астрономи це знають?"
Переміщення Землі по орбіті викликає річний паралакс (Кут, під яким з світила видно радіус земної орбіти, перпендикулярний променю зору).
У близьких зірок він має помітне значення, хоча і не перевищує 1 ".
У старих книгах паралакс позначали грецькою буквою π;
в останні роки частіше використовують латинську букву p.
Якщо кут паралакса (p) малий і виражений в радіанах, а довжина перпендикулярного до напрямку на об'єкт бази становить а, то відстань до об'єкта одно
r = а / p. Якщо паралакс виражений в секундах дуги, то відстань до об'єкта
r = (1 / p) парсек = 206 265 (1 / p) а.о.
Для вимірювання відстаней у видимій частині Всесвіту застосовується парсек
(від пар аллакс + сек Унда).
Відстань до об'єкта, річний паралакс якої дорівнює 1 ".
У старих книгах слово "парсек" скорочували як пс. Після переходу до системи СІ, щоб не плутати з пікосекунди, скорочують як "пк".
1 пк = 3,26 св. року = 206 265 а.о. =
= 3,086 · 1 016 м.
В якості одиниці вимірювання відстаней між тілами в Сонячній системі застосовується астрономічна одиниця (А.о.) - середня відстань між центрами Землі і Сонця, приблизно рівне велика піввісь земної орбіти. Одна з найбільш точно визначених астрономічних постійних:
1 а.о. = (149 597 870 ± 2) км.
Одиниця відстані, яка використовується іноді в астрономії світловий рік дорівнює довжині шляху, який світло проходить у вакуумі за
1 тропічний рік (365,242 добу):
1 св. м = 9,46 · 1015 м = 9,46 · 1018 см =
= 0,307 парсек.
Відстань від Сонця до центру Галактики (Чумацький шлях) одно прибл. 30 тис. Св. років;
діаметр Галактики - понад 100 тис. св. років.
формування планет Сонячної системи
(По Лапласа)
формування планет Сонячної системи
(По Шмідту)
частина газопилової туманності М16 (NGC 6611)
в сузір'ї Орла
У темних стовпах туманності Орла продовжують формуватися яскраві блакитні зірки. Туманність стала знаменитою в 1995 році, коли її фото було отримано космічним телескопом "Хаббл". У туманності відбувається активне зореутворення.
На цьому зображенні (0,8-метровий телескоп на Канарських островах), видно частину M16 - формується розсіяного зоряного скупчення. Безліч деталей структури туманності можна побачити на цьому фото з-за того, що він був отриманий в спеціально обраних діапазонах довжин хвиль, де випромінюють атоми водню, кисню і кремнію. Яскраві блакитні зірки M16 посто-янно формуються протягом останніх 5 мільйонів років, наймолодші з них утворилися в знаменитих центральних стовпах з газу і пилу, які називають "Стовпами творення" і "Феєю".
Розмір M16 ~ 20 світлових років, а відстань до неї ~ 7 000 св. років. Джерело тексту тут
Велика туманність Оріона (M42)
Туманність Оріона одна з найвідоміших туманностей на небі. Хмари, що світяться газу і гарячі молоді зірки в цій області зореутворення знаходяться праворуч на цьому чіткому і барвистому зображенні, змонтованому з двох кадрів.
На ньому також можна побачити меншу туманність M43 (біля центру) і блакитні відбивні пилові туманності NGC 1977 і її сусідів (зліва).
Розташовані на краю невидимого гігантського комплексу хмар з молекулярного газу, ці прекрасні туманності тільки маленьку частину всього міжзоряної речовини, що знаходиться в цій області Галактики.
У цих добре вивчених зіркових яслах астрономи виявили також численні, ще тільки формуються планетні системи.
Цей небесний пейзаж охоплює на небі майже 2 градуси, що на відстані до туманності Оріона в 1500 світлових років відповідає ~ 45 світловим рокам.
Джерело тексту тут
