Музыка сфер. Астрономия и математика - Рос Роза Мария
И столь радикальное решение было принято с согласия нескольких тысяч профессиональных астрономов.
Положение Солнечной системы в нашей галактике.
Солнечная система — это планетная система, расположенная в одном из рукавов галактики Млечный Путь. Мы находимся на окраине этой галактики, на расстоянии примерно 8,5 килопарсека, или 28 тысяч световых лет, от её центра. Солнечная система имеет единственную центральную звезду, Солнце, а вокруг неё практически в одной плоскости (плоскости эклиптики) вращаются различные небесные тела. Все они движутся по эллиптическим орбитам против часовой стрелки (если наблюдать с северного полюса Солнца).
Планеты — это небесные тела, которые вращаются вокруг Солнца по своим орбитам. Масса планет достаточно велика, чтобы их сила тяготения превосходила действующие внутри них силы (именно поэтому планеты имеют практически сферическую форму). Кроме того, под действием силы тяготения на поверхность планет падают соседние, более мелкие тела (планетезимали). Солнечная система содержит восемь планет, которые делятся на внутренние, или планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), и внешние, или планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Вокруг каждой из внешних планет находятся кольца.
Карликовые планеты (новая категория небесных тел, определённая в августе 2006 года) — это небесные тела, массы которых достаточно, чтобы они имели сферическую форму, но недостаточно для того, чтобы они притянули к себе или оттолкнули от себя все близлежащие малые тела. К этой группе относятся Плутон, Церера, Эрида и другие. Астероиды — ещё одна группа малых тел, которые ввиду малой массы, как правило, не имеют сферической формы. В большинстве своём они сконцентрированы в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и в поясе Койпера, за Нептуном.
Также существуют спутники — крупные тела, вращающиеся вокруг некоторых планет по эллиптическим орбитам. И наконец, кометы — небольшие состоящие из льда тела из Облака Оорта, которые движутся по эллиптическим, гиперболическим или параболическим орбитам. Также вблизи Солнца находится межпланетная пыль, состоящая из микроскопических твёрдых частиц и едва заметных частиц газа.
Из этой межпланетной пыли образуется плазма, которую испускает Солнце, или солнечный ветер. Границы Солнечной системы находятся на расстоянии примерно 100 а.е.
Характеристики планет Солнечной системы.
История Плутона
Плутон был обнаружен лишь в XX веке с помощью фотографии. В 1930 году американский астроном-любитель Клайд Уильям Томбо открыл его, фотографируя одну и ту же область звёздного неба в технике блинк (от англ, «моргать»), то есть с определённым интервалом, достаточным для того, чтобы при сравнении двух фотографий увидеть движущиеся тела. Проанализировав свыше 15 млн звёзд, Томбо обнаружил движущийся объект, который находился ещё дальше от Солнца, чем Нептун.
Плутон, его спутник Харон, справа — две новые луны: Никта (вверху) и Гидра.
Вскоре после открытия Плутона решением Международного астрономического союза он был признан девятой планетой. Однако из общего ряда планет его выделяли некоторые свойства. Все планеты вращались вокруг Солнца приблизительно в одной и той же плоскости (плоскости эклиптики), однако Плутон двигался под углом в 17,2° относительно эклиптики, подобно большинству объектов из пояса Койпера.
В начале XXI века вблизи Плутона было обнаружено ещё три тела похожего размера. В августе 2006 года Международный астрономический союз встал перед выбором: либо увеличить число планет Солнечной системы с 9 до 12, при этом учитывая, что в будущем это число могло возрасти, либо уменьшить его до восьми. Таким образом, Плутон ввиду малых размеров и особенностей траектории был окончательно лишён статуса планеты и стал «всего лишь» карликовой планетой, подобно уже упомянутым Церере, Эриде и другим. Некоторые сочли подобное решение проявлением несерьёзности астрономов, однако автор этой книги настаивает, что оно было научно обоснованным. Плутон был лишён статуса планеты только по результатам новых наблюдений Солнечной системы. Сегодня известно намного больше астрономических объектов, находящихся в пределах Солнечной системы, чем в начале XX века, и если в результате новых открытий потребуется изменить прежние представления, это будет сделано. Любой учёный должен быть готов к смене рабочей гипотезы на основании новых результатов.
* * *МАСШТАБНЫЕ МОДЕЛИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Как мы уже говорили, представить себе истинные размеры Солнечной системы непросто. Чтобы получить более чёткое представление о них, изготовим простую модель. Лучше всего сделать макет, в котором планеты Солнечной системы будут представлены в масштабе на соответствующих расстояниях друг от друга. Основная проблема заключается в том, что очень сложно подобрать масштаб, при котором планеты будут не слишком мелкими, а расстояния между ними — не слишком большими.
Будем использовать в качестве моделей планет мячи разного размера. Поместим на одном краю парка или площади гандбольный мяч примерно 25 см в диаметре, который будет обозначать Солнце. Меркурий будет обозначать булавочная головка (1 мм в диаметре), расположенная в 10 метрах от Солнца. Ещё одна булавочная головка большего размера (2 мм в диаметре) на расстоянии 19 метров от Солнца будет обозначать Венеру. Земля будет ещё одной булавочной головкой (2 мм в диаметре) в 27 метрах от Солнца. Марс вновь будет представлен булавочной головкой (1 мм в диаметре) в 41 метре от Солнца. Шарик для пинг-понга (2,5 см в диаметре) — это модель Юпитера. Он будет находиться на расстоянии 140 метров от Солнца.
Ещё один шарик диаметром 2 см в 250 метрах от Солнца будет изображать Сатурн. Модель Урана — стеклянный шарик диаметром 1 см на расстоянии 500 метров от Солнца. И наконец, ещё один стеклянный шарик диаметром 1 см в 800 метрах от Солнца будет обозначать Нептун.
Планеты, в отличие от нашей модели, не лежат на одной прямой, а движутся по своим орбитам, и, следовательно, расстояние между ними будет ещё больше.
* * *Могут ли столкнуться две планеты?
Этот вопрос часто задают дети, когда им рассказывают о Солнечной системе. Но, как вы видите, в космосе достаточно места. Чтобы две планеты сошли с орбит, необходимо действие третьего небесного тела огромнейших размеров, которое вызовет значительное гравитационное возмущение. Вероятность такого события очень мала.
Намного вероятнее столкновение с планетами астероидов или комет. Так, Аризонский кратер, самый известный из всех кратеров Земли, появился после столкновения метеорита с Землёй. Луна испещрена кратерами, так как её атмосфера слишком разрежена, в то время как в атмосфере Земли большинство небесных тел сгорает ещё до столкновения с поверхностью. От столкновений с небесными телами страдают и другие планеты: в июле 1994 года комета Шумейкер-Леви 9, расколовшись на 21 часть, вошла в атмосферу Юпитера и ударилась о его поверхность.
Результаты этого столкновения можно было наблюдать с Земли. Очевидно, что в те времена, когда Солнечная система только формировалась, подобные случаи происходили намного чаще.
Космический «штрихкод»
Небесная механика способна описать траектории планет и предсказать их всевозможные астрономические транзиты и относительные положения. Для составления подобных прогнозов используются элементы орбит небесных тел Солнечной системы. Расскажем о них на примере планет. Элементы орбит подобны штрихкоду, так как содержат всю необходимую информацию для точного расчёта орбит планет.
