Согласно современной научной парадигме, Вселенная, охватывающая весь окружающий мир, состоит из миллиардов галактик. Каждая галактика представляет собой грандиозную гравитационно связанную систему, включающую звезды, звездные скопления, межзвездный газ и пыль, а также темную материю. Наша Солнечная система является частью Млечного Пути – спиральной галактики, содержащей приблизительно сто миллиардов звезд.
Солнечная система представляет собой планетарную систему, включающую центральную звезду – Солнце – и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него. Солнце является типичной звездой класса желтых карликов, состоящей преимущественно из водорода и гелия. Его средний диаметр составляет 1,4 миллиона километров (или 109 диаметров Земли), а средняя масса – 2x10<sup>30</sup> кг (или 333 000 масс Земли). Температура на поверхности Солнца достигает около 6000 градусов Цельсия. Интересно отметить, что каждую секунду на Солнце сгорает около 700 миллиардов тонн водорода. Несмотря на такие огромные потери вещества, энергии звезды хватит еще на 5 миллиардов лет (примерно столько же лет Солнцу от рождения).
В составе Солнечной системы восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они движутся по круговым орбитам, расположенным в пределах почти плоского диска – плоскости эклиптики. Четыре внутренние планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы. Кроме указанных планет в Солнечной системе существуют также карликовые планеты: Плутон, Эрис, Церера, Макемаке и Хаумеа. Шесть из восьми планет и три карликовые планеты окружены естественными спутниками.
Земля – третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров – свет проходит его за 8 минут (для сравнения – следующая ближайшая к Земле звезда Проксима Центавра находится на расстоянии четырех световых лет).
Наша планета: краткий обзор
Земля возникла из Солнечной туманности приблизительно 4,5 миллиарда лет назад. С массой порядка 6*10^24 кг и средним радиусом 6371 км, она является третьей планетой от Солнца. Возникновение жизни на Земле произошло около 3,5 миллиарда лет назад. Биосфера нашей планеты с тех пор существенно изменила атмосферу и другие абиотические факторы. Этот процесс способствовал росту аэробных организмов и формированию озонового слоя, который в совокупности с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, создавая условия для существования жизни.
Земная кора состоит из нескольких тектонических плит, которые перемещаются по поверхности планеты за миллионы лет. Около 71% поверхности покрыто Мировым океаном, оставшуюся часть занимают континенты и острова. Внутренняя структура Земли характеризуется активностью: мантией (толстым относительно твердым слоем), жидким внешним ядром (источником магнитного поля) и твердым внутренним ядром из железа.
Земля обращается вокруг Солнца за 365,26 солнечных суток. Наклон оси вращения на 23,4° относительно перпендикуляра к плоскости орбиты обуславливает сезонные изменения на поверхности с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток).
Единственным естественным спутником Земли является Луна. С массой 7*10^22 кг и средним радиусом 1737 км, она находится на среднем расстоянии 390 000 км от центра Земли. Луна – второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца.
Изучение лунных образцов привело к teorii гигантского столкновения. Примерно 4,36 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя под углом, близким к касательному. В результате столкновения большая часть вещества Тейи и часть земной мантии были выброшены на околоземную орбиту и сформировали прото-Луну. Земля приобрела ускоренное вращение и заметный наклон оси.
Траектория движения Луны сложна и определяется множеством факторов, включая сплюснутость Земли и гравитационное притяжение Солнца. В упрощенной модели можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите относительно Земли. Гравитационное взаимодействие Луны и Земли вызывает приливы, которые, в свою очередь, влияют на скорость вращения Земли.
Движение Луны
Луна совершает вращение вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью, в то время как ее движение вокруг Земли характеризуется переменной угловой скоростью.
Важно отметить, что из-за синхронизации вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли, мы с Земли всегда наблюдаем одну и ту же сторону Луны. Это приводит к тому, что нам доступно для наблюдения лишь около 59% лунной поверхности.
Циклы фаз Луны
Луна не излучает собственный свет, а лишь отражает солнечный свет (причем всего 7% падающего на нее света). Из-за постоянных изменений угла между Землей, Луной и Солнцем мы наблюдаем с Земли лишь освещенную солнцем часть лунной поверхности.
Площадь этой освещенной части постоянно меняется, что приводит к циклу лунных фаз. При этом освещенная сторона Луны всегда обращена в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом. Период времени между двумя последовательными новолуниями составляет примерно 29,5 дней.
Небесная сфера и созвездия
Для решения астрометрических задач используется понятие небесной сферы – воображаемой сферы произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела. Центр этой сферы совпадает с положением наблюдателя (будь то на поверхности Земли или в другой точке пространства).
Каждому небесному светилу соответствует точка на небесной сфере, в которой пересекается прямая, соединяющая центр сферы с центром светила. Для наземного наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе.
Звездное небо делится на участки – созвездия, которые облегчают ориентирование среди звезд.
На протяжении истории количество и границы созвездий неоднократно изменялись. В XIX веке были установлены четкие границы между 88 созвездиями, окончательно утвержденные Международным астрономическим союзом в 1935 году.
Из них 47 созвездий являются древними, известными западной цивилизации с давних времен. Остальные созвездия были добавлены в XVII–XVIII веках по мере изучения южного неба.
Происхождение названия Млечного Пути
Полярная звезда и прецессия земной оси
Полярная звезда (альфа Малой Медведицы, или Киносура), расположенная на расстоянии около 430 световых лет от Земли, является важным объектом северного небосвода. В настоящее время её положение находится менее чем в 1° от Северного полюса мира. Это означает, что при суточном вращении звездного неба Полярная звезда практически неподвижна.
Благодаря своему расположению на небосклоне Полярная звезда служит удобным ориентиром: направление на неё совпадает с направлением на север, а её высота над горизонтом соответствует географической широте наблюдателя. В южном полушарии нет аналогичной яркой полярной звезды.
В астрономии понятие «прецессия» описывает явление изменения направления момента импульса тела под действием внешней силы. Ось вращения Земли также совершает подобное движение, полный цикл которого составляет около 26 000 лет. Из-за прецессии положение Северного полюса мира постепенно изменяется, и в разные эпохи к нему ближе всего оказываются различные звёзды.
Так, 5 000 лет назад ближайшей к полюсу мира была альфа Дракона, в начале нашей эры ярких звезд у полюса не было. Через 2 000 лет ближайшей к полюсу станет гамма Цефея, а через 12 000 лет - Вега (альфа Лиры). Полярная звезда будет находиться ближе всего к полюсу мира около 2100 года, на расстоянии примерно 30'.
Считается, что прецессия земной оси может быть связана с периодическими изменениями климата на Земле.
Название "Млечный Путь" связано с тем, как наша галактика выглядит на ночном небосклоне: как клочковатая полоса звезд, напоминающая сгустки молока. Солнечная система находится внутри галактического диска, наполненного пылью, поглощающей свет.
Млечный Путь пересекает множество созвездий в обоих полушариях.
Комментариев нет:
Отправить комментарий