Открытие большего количества миров
Ничего близкого по размерам к Плутону не было обнаружено в Солнечной системе на протяжении жизни более чем двух поколений ученых. Эта ситуация изменилось в 2000-х годах. Майк Браун, молодой астроном из Калифорнийского технологического института, находился в поисках целей для исследовательского проекта. Он решил искать объекты во внешней Солнечной системе.
В процессе проведения исследований Браун и его команда обнаружили несколько крупных «транс-нептунианских объектов» за пределами орбиты Нептуна. В то время как обнаружение ледяных объектов было ожидаемым, гипотетически существующее Облако Оорта, место рождения комет, должно иметь триллионы таких тел. И это было очень много
И заставило других астрономов обратить на это внимание
Некоторые из известных открытий Брауна включают такие тела, как Квавар, Седна, Хаумеа, Эрида и его спутник, Дисномию. А также Макемаке. Все они были найдены за относительно короткий период времени. В период с 2001 по 2005 год. Эрида (которая изначально была прозвана «Зена» после популярного телевизионного шоу того времени) была достаточно большой для того, чтобы некоторые СМИ назвали ее 10-й планетой.
Объекты пояса Койпера. Из открытых источников.
Планеты гиганты
Минуя пояс астероидов, мы заканчиваем знакомство с планетами земного типа, и начинаем знакомство с далекими газовыми гигантами, которые удалены от Солнца и имеют более суровые условия со своими интересными особенностями.
Юпитер
Начнем с самой массивной планеты – Юпитер, обладающей мощной атмосферой и самой большой скоростью вращения. Твердой поверхности он не имеет и обладает небольшой плотностью из-за своего газового состава. Насчитывает 67 спутников. Имеет кольцевую систему, но значительно уступающую кольцам Сатурна. Характерно наличие бушующих ветров, и отличительной особенностью Юпитера является Большое Красное Пятно – мощный шторм, который бушует уже на протяжении 400 лет. По своей яркости Юпитер уступает лишь Солнцу, Луне и Венере.
Сатурн
На 6-м месте от центра Солнечной системы обитает легко узнаваемый Сатурн. Именно эта планета обладает шикарной кольцевой системой, сформированной ледяными глыбами. Эта особенность хорошо заметна из космоса, выглядит очень красиво. По своим размерам уступает лишь Юпитеру, но при этом планета является самой легкой из-за низкой плотности. Поверхности не имеет и очень враждебна к любым формам жизни. Насчитывает 62 спутника. Из-за наклона своей оси выражена сезонность, как и на нашей планете. Сатурн — обладатель самых быстрых ветров во всей Солнечной системе.
Рис. 5. Схема расположения планет относительно Солнца
Уран
Удаляясь от Солнца все дальше, мы приблизились к седьмой планете – Уран, самой холодной, покрытой льдом и завораживающей своим голубым сиянием. Особенностью данной планеты является то, что из-за большого угла наклона оси, она движется по орбите боком. Так же, как и у других гигантов, отсутствует твердая поверхность, бывают сильные ураганы. Уран окружают малозаметные кольца и 27 спутников.
Нептун
Завершает наше знакомство самая далекая восьмая планета синего цвета — Нептун, обнаруженная из-за своей удаленности от Земли и Солнца относительно недавно. Среди ледяных гигантов она самая маленькая. В наличии 5 колец и 14 спутников. Характерны вихри с огромными скоростями.
Карликовые планеты
Карликовые планеты находятся на границе между тем, что на самом деле является планетой, и тем, что является «просто» спутником. Как мы уже говорили, они вращаются вокруг звезды (а не другой планеты, такой как спутники), у них есть достаточная масса, чтобы поддерживать сферическую форму, и они не излучают свой собственный свет, но они не удовлетворяют условию очистки своего орбита.
Это связано с его небольшой массой, так как ее недостаточно, чтобы «очистить» свой путь от других небесных тел. Это ясный случай Плутона., который при его диаметре 2376 км слишком мал, чтобы считаться планетой.
Плутон.
Что такое планета?
Планета — это небесный объект, вращающийся вокруг звезды и обладающий достаточной массой, чтобы собственная сила тяжести придает ему сферическую форму (или что-то подобное, поскольку само вращение вызывает их деформацию), но не настолько, чтобы в ядре начинались реакции ядерного синтеза, как в звездах, поэтому оно не излучает свой собственный свет.
Однако, с этим определением, почему астероиды не планеты? И почему Плутон перестал считаться таковым? Потому что помимо вращения вокруг звезды, имеющей практически сферическую форму и не испускающей собственного света, есть еще одно условие: она очистила область своей орбиты.
Другими словами, чтобы небесное тело считалось планетой, «шоссе», которое следует вокруг его звезды, должно быть чистым в том смысле, что оно не встречается с другими объектами, влияющими на его траекторию. Если рассматриваемое небесное тело недостаточно велико, оно не сможет очистить свою орбиту. Если ему это удастся и он соответствует вышеуказанным условиям, это будет планета.
Изучение Солнечной системы
Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет.
В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями.
Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик.
Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.
В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения.
В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун.
В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы.
В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну.
В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году.
В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.
Какого размера красные карлики
Красные карлики – полноценные звёзды. Их масса – примерно втрое меньше, чем у Солнца, а температура поверхности около 3500 градусов. То есть они относительно холодные по сравнению с другими и их свет преимущественно в красном диапазоне, отчего эти звёзды и получили своё название.
Сравнительные размеры красных и коричневых карликов.
Размер красного карлика гораздо меньше солнечного. Самые маленькие из известных имеют радиус 11% и массу 8% солнечного. То есть радиус такого красного карлика – порядка 150 тысяч километров. Да, это немало в нашем понимании, но просто мизерная величина в звёздном масштабе. Но рядом с 10 – 20 км нейтронной звездой красный карлик колоссален. Даже белый карлик в 10 раз меньше красного.
С самыми маленькими звёздами разобрались. А какого же размера большие?
Звезды
Определение 1
Звезды – это светящиеся тела, которые состоят из раскаленных газов.
Ближайшей к Земле звездой является Солнце, расстояние от Земли до Солнца составляет 8,3 световых минут. Для изучения состава звезд и их температуры применяется спектральный анализ.
Определение 2
Спектральный анализ – метод астрофизики, который изучает химический состав звезд при помощи исследования их спектров.
На основе изучения спектров удалось сделать вывод о том, что звезды состоят из атомов тех же химических элементов, из которых состоят все тела на Земле. Преобладающую долю в составе звезд занимает гелий – 40% и водород – 50%. Вещество звезд – это раскаленный газ. Учитывая, что масса звезд превышает массу планет, основная часть вещества Вселенной находится в состоянии раскаленного газа. В твердом и жидком состоянии находится чрезвычайно малая доля, а живое вещество, если оно есть, составляет крайне ничтожную часть.
Для определения внутреннего строения звезд исходят из следующего. Так как элементарные частицы в звездах и на Земле одни и те же, то при изучении строения звезд используются общие законы физики.
Считается, что свечение звезд происходит вследствие протекающих в их недрах ядерных реакциях. В процессе этих реакций водород преобразуется в гелий, в результате атомная энергия высвобождается. Ввиду большого содержания в звездах водорода, большинство звезд способно излучать энергию. В результате атомных превращений химический состав меняется, что является свидетельством звездной эволюции.
Создающееся впечатление о том, что количество видимых невооруженным глазом звезд бесчисленно, является ошибочным. На самом деле видно лишь 3000 звезд. Еще в древности звездное небо разделялось на созвездия.
Определение 3
Созвездиями называются участки, которые делят звездное небо по фигурам, которые образуются яркими звездами.
Рисунок 2. Созвездия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Насчитывается 88 созвездий, которыми пользуются для ориентирования на звездном небе.
Наблюдаемые звезды имеют блеск разной степени, интенсивность блеска определяется звездной величиной.
Определение 4
Звездная величина – единица измерения видимого блеска звезд. Чем сильнее светится звезда, тем меньше ее звездная величина.
Самыми яркими звездами являются звезды первой величины. Они ярче звезд шестой величины в 100 раз. В бинокль можно рассмотреть звезды девятой величины, а в телескоп – еще более слабые.
Однако истинная сила света звезды характеризуется не звездной величиной, а светимостью, которая определяется как отношение силы света звезды к силе света Солнца.
Классификация звёзд
Чтобы лучше понять, о чём вообще речь, полезно сначала взглянуть на так называемую диаграмму Герцшпрунга-Рассела. Здесь учёные распределили известные звёзды в зависимости от их температуры и светимости.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
И обнаружилось, что звёзды образовали отдельные группы, и в этих группах чётко прослеживается и зависимость от размера. Так, белые карлики стоят отдельно, а гиганты и сверхгиганты образовали собственные группы.
Но есть на этой диаграмме ещё и так называемая Главная Последовательность – диагональная полоса, в центре которой находится и наше Солнце. Сюда относится больше всего звёзд – они обычные, ничем особым не примечательные, этакие «середнячки». Нас же больше интересует нижняя и верхняя области диаграммы, где сосредоточены самые маленькие и самые большие звёзды.
На этой схеме показаны некоторые звёзды.
Кроме того, есть еще один очень любопытный тип звёзд – нейтронные, размер которых заслуживает внимания.
Количество звезд и расстояние между ними
До сих пор точного количества звезд на небосводе не назовет ни один исследователь. Сведенья об этом весьма приблизительны. Для наблюдения невооруженным взглядом доступно достаточно большое количество звезд – около 6000 светил. Стоит учесть, что определенную часть из них можно видеть только в Северном полушарии, а другую часть – лишь Южном полушарии. А вот используя современные мощные телескопы, подобных тел можно насчитать миллиарды и триллионы.
Так что пока ученые подсчитали лишь те звезды, которые доступны наблюдателю без специальных технических средств, либо в телескоп. Эти светила были занесены в специальные звездные каталоги. В них есть название, координаты, описание особенностей движения, температура звезды. Здесь же можно найти следующие характеристики звезд: класс, звездная величина, размер, плотность, уровень светимости, удаленность от Солнечной системы. Первые такие каталоги появились еще около 5000 -6000 лет назад. Одним из самых древних считается каталог, составленный древнегреческим астрономом Гиппархом. Это произошло в 136 году до н.э. В нем ученый перечислил 850 звезд, которые видны невооруженным глазом. Через 200 лет каталог Гиппарха дополнил Клавдий Птолемей. В нем уже значилось 1022 звезды. Причем координаты указывались с довольно высокой точностью. Интересно, что труд Птолемея ученые активно использовали на протяжении почти полутора тысячи лет.
Звездный атлас Яна Гевелия (1611 — 1687), изданный в 1690 году, насчитывал уже 1564 звезды. Часть объектов этот ученый открывал уже с помощью телескопа. Именно их открытие позволило специалистам заглянуть в глубины космического пространства.
Современные звездные каталоги включают в себя не только огромное количество обычных звезд. В них есть и другие космические объекты – переменные, двойные, новые и сверхновые звезды, кометы, астероиды, черные дыры. Их списки изменяются и уточняются едва ли не ежегодно в соответствии с новыми данными.
Расстояние между звездами настолько огромные, что свет от звезды к звезде идет многие десятки лет. В астрономии для измерения величины расстояния используют такую единицу, как световой год. Он равен приблизительно 9460 млн. км. Звезды, которые на небе якобы находятся рядом друг с другом, в действительности отдалены одна от другой на несколько световых лет. А расстояние между двумя звездами, которые существенно отдаленные между собой, может исчисляться от десятков до миллионов световых лет.
Газовые гиганты
Эти планеты названы так потому, что они в основном гиганты и полностью состоят из газа (за исключением ядра). В этом смысле газовые гиганты — это планеты, у которых нет каменистой или ледяной поверхности.
Они состоят из 90% водорода и гелия, как звезды
Фактически, их обычно также называют «несостоявшимися звездами», поскольку они обладают всеми характеристиками звезды, кроме самой важной. И дело в том, что его масса недостаточно велика для того, чтобы в ядре происходили реакции ядерного синтеза
Да, из-за гравитации, которую они создают, у них обычно есть диски из пыли и множество спутников на орбите.
Не имея твердой поверхности, при прохождении через свои облака (порождаемые невероятно сильными ветрами) он попадал бы прямо в ядро, которое, как полагают, имеет гораздо более высокие давление и температуру, чем у каменистых планет. Если температура ядра Земли составляет 6700 ° C, то у этих газовых гигантов — 20 000 ° C.
У них есть один гораздо более низкая плотность, но они намного крупнее. Фактически, Юпитер, являющийся ярким примером этого (в дополнение к Сатурну), имеет диаметр 139 820 км (в отличие от 12 732 км на Земле).
Большинство обнаруженных экзопланет относятся к этому типу, хотя неизвестно, потому что они действительно наиболее распространены во Вселенной или просто из-за своего размера их легче обнаружить, чем скалистые.
Юпитер.
Размеры звезд и планет Солнечной системы
Планета Марс
Северная Америка по сравнению с Марсом
Планета Марс не такая большая, как может показаться. Если бы вы решили полететь с одной стороны Марса на другую, это заняло бы 8 часов. Диаметр Марса составляет 6792 км на экваторе, а от полюса до полюса он на 40 км меньше.
Марс является второй самой маленькой планетой в Солнечной системе после Меркурия. На самом деле масса суши Марса почти такая же, как на Земле, и хотя он намного меньше Земли, на нем нет океанов.
Сатурн
На изображении можно увидеть насколько Сатурн превосходит Землю по размерам.
По ширине колец Сатурна поместилось бы 6 планет Земля.
По диаметру основного диска Сатурна может поместиться почти 10 планет Земля, а если можно было бы заполнить пространство внутри Сатурна, в него уместилось бы 764 Земли.
Кольца Сатурна
Вот как бы выглядела наша планета, если бы вместо диска Сатурна поместили Землю
Ледяные кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, начиная от крошечных зерен до глыб размером с гору.
Кольца достигают 1 км в толщину, а расстояние от внутреннего кольца до внешнего составляет 282 000 км, и это три четверти расстояния от Земли до Луны.
Юпитер
Размеры Северной Америки на фоне Юпитера
Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе, и его масса больше, чем все планеты и спутники вместе взятые.
Диаметр Юпитера составляет 142 984 км на экваторе. Это в 11 раз больше диаметра нашей планеты. Молнии на Юпитере в 1000 раз сильнее, чем на Земле, а скорость ветра в верхних слоях атмосферы может достигать 100 метров в секунду.
Кроме того, это самая быстро вращающаяся планета, которая совершает оборот вокруг своей оси за 10 часов (Земля совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа).
Солнце
Земля по сравнению с Солнцем
Солнце составляет 99,86 процентов массы всей Солнечной системы, а это значит, что наша Земля, другие планеты и спутники — просто мелкий щебень, оставшийся после формирования Солнца 4,5 миллиарда лет назад.
Обычное солнечной пятно легко затмевает своими размерами Землю. По диаметру Солнца может поместиться 109 планет Земля, а чтобы заполнить объем Солнца, потребовалось бы 1 300 000 Земель.
При ближайшем рассмотрении Солнце выглядит гранулированным, а всего насчитывается до 4 миллионов таких гранул по диаметру диска Солнца, каждая из них размером до 1000 км.
За 1 секунду Солнце выпускает больше энергии, чем было произведено за всю историю человечества. Оно теряет 4 миллиарда материала ежесекундно, но может прожить еще 5 миллиардов лет.
Но стоит помнить, что Солнце — это всего одна из сотен миллиардов звезд в нашей галактике Млечный путь.
Кратные звёзды
Как понятно из названия, если число взаимосвязанных звёзд превышает две, то это кратные звёздные системы или кратные звёзды. Их также разделяют на оптически и физически кратные звёзды. Если число звёзд в системе можно увидеть невооружённым глазом, в бинокль или телескоп, то такие звёзды называются визуально кратными. Если для определения кратности системы требуются дополнительные спектральные измерения, то это спектрально кратная система. И, если же кратность системы определяется по изменению блеска, то это затменно-кратная система. Простой пример тройной звезды показан ниже — это звезда HD 188753 в созвездии Лебедь:
Как видно на изображении выше, в тройной системе есть пара тесно связанных звёзд и одна удалённая с большей массой, вокруг которой и происходит вращение пары. Но чаще удалённая звёзда вращается вокруг пары тесно связанных звёзд, которые представляют собой единое целое. Такая пара называется главной.
Конечно, тремя звёздами кратность не ограничивается. Существуют системы из четырёх, пяти и шести звёзд. Чем кратность больше, тем количество таких систем меньше. Например, звезда ε Лиры представляет собой две пары взаимосвязанные между собой, удалённое друг от друга на большое расстояние. Учёными было приблизительно подсчитано, что расстояние между парами должно в 5 и более раз превышать расстояние между звёздами внутри одной пары.
Лучшим примером шестикратной системы звёзд служит Кастор в созвездии Близнецы. В ней три пары звёзд организованно взаимодействуют между собой. Больше 6 звёзд в системе пока ещё не обнаружено.
