Скоростта на слънчевата система спрямо центъра на галактиката. Как се движи нашата слънчева система?

Всеки човек, дори да лежи на дивана или да седи близо до компютъра, е в постоянно движение. Това непрекъснато движение в космическото пространство има различни посоки и огромни скорости. На първо място, Земята се движи около своята ос. Освен това планетата се върти около Слънцето. Но това не е всичко. Заедно със Слънчевата система изминаваме много по-внушителни разстояния.

Слънцето е една от звездите, разположени в равнината на Млечния път или просто Галактиката. Тя е отдалечена от центъра на 8 kpc, а разстоянието от равнината на Галактиката е 25 pc. Звездната плътност в нашия регион на Галактиката е приблизително 0,12 звезди на 1 pc3. Позицията на Слънчевата система не е постоянна: тя е в постоянно движение спрямо близките звезди, междузвездния газ и накрая около центъра на Млечния път. Движението на Слънчевата система в Галактиката е забелязано за първи път от Уилям Хершел.

Преместване спрямо близките звезди

Скоростта на движение на Слънцето до границата на съзвездията Херкулес и Лира е 4 а.с. на година или 20 км/с. Векторът на скоростта е насочен към така наречения апекс - точката, към която е насочено и движението на други близки звезди. Посоки на скоростите на звездите, вкл. Слънцата се пресичат в точка срещу върха, наречена антиапекс.

Преместване спрямо видимите звезди

Отделно се измерва движението на Слънцето спрямо ярките звезди, които могат да се видят без телескоп. Това е индикатор за стандартното движение на Слънцето. Скоростта на такова движение е 3 AU. на година или 15 км/с.

Движение спрямо междузвездното пространство

По отношение на междузвездното пространство Слънчевата система вече се движи по-бързо, скоростта е 22-25 km/s. В същото време под въздействието на „междузвездния вятър“, който „духа“ от южната част на Галактиката, върхът се измества към съзвездието Змиеносец. Смяната се оценява на около 50.

Навигация около центъра на Млечния път

Слънчевата система е в движение спрямо центъра на нашата Галактика. Движи се към съзвездието Лебед. Скоростта е около 40 AU. на година или 200 км/с. За пълна революция са необходими 220 милиона години. Невъзможно е да се определи точната скорост, тъй като върхът (центърът на Галактиката) е скрит от нас зад плътни облаци междузвезден прах. Върхът се измества с 1,5° на всеки милион години и завършва пълен кръг за 250 милиона години или 1 галактическа година.

12 февруари 2018 г. в 06:59 ч

Как се движи слънчевата система?

популярна наука,
Астрономия

Със сигурност много от вас са гледали gif или видеоклип, показващ движението на слънчевата система.

Видеоклип, издаден през 2012 г., стана вирусен и предизвика много шум. Попаднах на него малко след появата му, когато знаех много по-малко за космоса, отколкото сега. И най-много ме обърка перпендикулярността на равнината на орбитите на планетите спрямо посоката на движение. Не че е невъзможно, но слънчевата система може да се движи под произволен ъгъл спрямо галактическата равнина. Може да попитате защо си спомняте отдавна забравени истории? Факт е, че в момента, при желание и хубаво време, всеки може да види в небето реалния ъгъл между равнините на еклиптиката и Галактиката.

Проверяващи учени

Астрономията казва, че ъгълът между равнините на еклиптиката и галактиката е 63°.

Но самата фигура е скучна и дори сега, когато привържениците на плоската Земя са на ръба на науката, искам да има проста и ясна илюстрация. Нека помислим как можем да видим равнините на Галактиката и еклиптиката в небето, за предпочитане с просто око и без да се отдалечаваме твърде много от града? Равнината на Галактиката е Млечният път, но сега, с изобилието от светлинно замърсяване, не е толкова лесно да се види. Има ли някаква линия приблизително близо до равнината на Галактиката? Да – това е съзвездието Лебед. Той се вижда ясно дори в града и е лесно да се намери по ярките звезди: Денеб (алфа на Лебед), Вега (алфа на Лира) и Алтаир (алфа на орел). „Торсът“ на Лебед приблизително съвпада с галактическата равнина.

Добре, имаме един самолет. Но как да получите визуална линия на еклиптиката? Нека помислим какво всъщност представлява еклиптиката? Според съвременната строга дефиниция еклиптиката е разрез на небесната сфера от равнината на орбитата на барицентъра (центъра на масата) Земя-Луна. Средно Слънцето се движи по еклиптиката, но нямаме две слънца, по които е удобно да начертаем линия, а съзвездието Лебед няма да се вижда на слънчева светлина. Но ако си спомним, че планетите от Слънчевата система също се движат приблизително в една и съща равнина, тогава се оказва, че парадът на планетите ще ни покаже приблизително равнината на еклиптиката. И сега на утринното небе можете да видите само Марс, Юпитер и Сатурн.

В резултат на това през следващите седмици сутрин преди изгрев ще бъде възможно много ясно да се види следната картина:

Което, учудващо, съвпада идеално с учебниците по астрономия.

По-правилно е да нарисувате gif като този:

Източник: уебсайтът на астронома Рис Тейлър rhysy.net

Въпросът може да е за взаимното разположение на самолетите. летим ли<-/ или же <-\ (если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс вверху)? Астрономия говорит, что Солнечная система движется относительно ближайших звезд в направлении созвездия Геркулеса, в точку, расположенную недалеко от Веги и Альбирео (бета Лебедя), то есть правильное положение <-/.

Но този факт, уви, не може да бъде потвърден на ръка, защото въпреки че са го направили преди двеста тридесет и пет години, те са използвали резултатите от многогодишни астрономически наблюдения и математика.

Разсейващи се звезди

Как може дори да се определи къде се движи слънчевата система спрямо близките звезди? Ако можем да запишем движението на една звезда през небесната сфера в продължение на десетилетия, тогава посоката на движение на няколко звезди ще ни каже къде се движим спрямо тях. Нека наречем точката, към която се движим, върха. Звездите, които са близо до него, както и от противоположната точка (антиапекс), ще се движат слабо, защото летят към нас или далеч от нас. И колкото по-далеч е звездата от върха и антиапекса, толкова по-голямо ще бъде нейното собствено движение. Представете си, че шофирате по пътя. Светофарите на кръстовищата отпред и отзад няма да се движат твърде много встрани. Но стълбовете покрай пътя все още ще мигат (имат много собствено движение) извън прозореца.

Гифката показва движението на звездата на Барнард, която има най-голямото собствено движение. Още през 18 век астрономите разполагат със записи на позициите на звездите в интервал от 40-50 години, което позволява да се определи посоката на движение на по-бавните звезди. Тогава английският астроном Уилям Хершел взе звездни каталози и, без да отиде до телескопа, започна да изчислява. Още първите изчисления с помощта на каталога на Майер показаха, че звездите не се движат хаотично и върхът може да бъде определен.

Източник: Hoskin, M. Herschel's Determination of the Solar Apex, Journal for the History of Astronomy, Vol 11, P. 153, 1980

И с данните от каталога на Lalande площта беше значително намалена.

Оттам

Следва нормалната научна работа - изясняване на данни, изчисления, спорове, но Хершел използва правилния принцип и се заблуждава само с десет градуса. Все още се събира информация, например само преди тридесет години скоростта на движение е намалена от 20 на 13 km/s. Важно: тази скорост не трябва да се бърка със скоростта на Слънчевата система и други близки звезди спрямо центъра на Галактиката, която е приблизително 220 km/s.

Още по-далеч

Е, тъй като споменахме скоростта на движение спрямо центъра на Галактиката, трябва да я разберем и тук. Галактическият северен полюс е избран по същия начин като земния - произволно по конвенция. Намира се близо до звездата Арктур (алфа Воловар), приблизително нагоре в крилото на съзвездието Лебед. Като цяло проекцията на съзвездията върху картата на Галактиката изглежда така:

Тези. Слънчевата система се движи спрямо центъра на Галактиката по посока на съзвездието Лебед и спрямо местните звезди по посока на съзвездието Херкулес под ъгъл 63° спрямо галактическата равнина,<-/, если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс сверху.

Космическа опашка

Но сравнението на слънчевата система с комета във видеото е напълно правилно. Апаратът IBEX на НАСА е създаден специално за определяне на взаимодействието между границата на слънчевата система и междузвездното пространство. И според него

Седите, стоите или лежите, докато четете тази статия и не усещате, че Земята се върти около оста си с главоломна скорост – приблизително 1700 км/ч на екватора. Скоростта на въртене обаче не изглежда толкова висока, когато се преобразува в km/s. Резултатът е 0,5 km/s - едва забележимо изражение на радара, в сравнение с други скорости около нас.

Точно както другите планети в Слънчевата система, Земята се върти около Слънцето. И за да остане в орбитата си, се движи със скорост 30 км/сек. Венера и Меркурий, които са по-близо до Слънцето, се движат по-бързо, Марс, чиято орбита минава зад орбитата на Земята, се движи много по-бавно.

Но и Слънцето не стои на едно място. Нашата галактика Млечен път е огромна, масивна и също подвижна! Всички звезди, планети, газови облаци, прахови частици, черни дупки, тъмна материя – всичко това се движи спрямо общ център на масата.

Според учените Слънцето се намира на разстояние 25 000 светлинни години от центъра на нашата галактика и се движи по елиптична орбита, като прави пълен оборот на всеки 220–250 милиона години. Оказва се, че скоростта на Слънцето е около 200–220 km/s, което е стотици пъти повече от скоростта на Земята около оста й и десетки пъти повече от скоростта на нейното движение около Слънцето. Ето как изглежда движението на нашата Слънчева система.

Стационарна ли е галактиката? Не отново. Гигантските космически обекти имат голяма маса и следователно създават силни гравитационни полета. Дайте малко време на Вселената (а ние я имаме от около 13,8 милиарда години) и всичко ще започне да се движи в посока на най-голяма гравитация. Ето защо Вселената не е еднородна, а се състои от галактики и групи от галактики.

Какво означава това за нас?

Това означава, че Млечният път е притеглен към себе си от други галактики и групи от галактики, разположени наблизо. Това означава, че масивните обекти доминират в процеса. А това означава, че не само нашата галактика, но и всички около нас са повлияни от тези „трактори“. Все по-близо сме до разбирането какво се случва с нас в космоса, но все още ни липсват факти, например:

какви са били първоначалните условия, при които е възникнала Вселената;
как различните маси в галактиката се движат и променят във времето;
как са се образували Млечният път и околните галактики и клъстери;
и как се случва сега.

Има обаче един трик, който ще ни помогне да го разберем.

Вселената е изпълнена с космическо микровълново фоново лъчение с температура 2,725 K, което се е запазило от Големия взрив. Тук-там има малки отклонения - около 100 μK, но общият температурен фон е постоянен.

Това е така, защото Вселената е образувана от Големия взрив преди 13,8 милиарда години и все още се разширява и охлажда.

380 000 години след Големия взрив Вселената се охлади до такава температура, че образуването на водородни атоми стана възможно. Преди това фотоните постоянно взаимодействаха с други плазмени частици: сблъскваха се с тях и обменяха енергия. Тъй като Вселената се охлаждаше, имаше по-малко заредени частици и повече пространство между тях. Фотоните можеха да се движат свободно в пространството. CMB радиацията е фотони, които са били излъчени от плазмата към бъдещото местоположение на Земята, но са избегнали разсейване, тъй като рекомбинацията вече е започнала. Те достигат до Земята през пространството на Вселената, което продължава да се разширява.

Можете сами да „видите“ това излъчване. Смущенията, които възникват на празен телевизионен канал, ако използвате обикновена антена, която прилича на заешки уши, са 1%, причинени от CMB.

Все пак температурата на реликтния фон не е еднаква във всички посоки. Според резултатите от изследванията на мисията "Планк" температурата се различава леко в противоположните полукълба на небесната сфера: тя е малко по-висока в части от небето южно от еклиптиката - около 2,728 K, и по-ниска в другата половина - около 2,722 К.

Карта на микровълновия фон, направена с телескопа Планк.

Тази разлика е почти 100 пъти по-голяма от другите наблюдавани температурни вариации в CMB и е подвеждаща. Защо се случва това? Отговорът е очевиден - тази разлика не се дължи на флуктуации в космическото микровълново фоново излъчване, тя се появява, защото има движение!

Когато се приближите до източник на светлина или той се приближи до вас, спектралните линии в спектъра на източника се изместват към къси вълни (виолетово изместване), когато се отдалечавате от него или той се отдалечава от вас, спектралните линии се изместват към дълги вълни (червено изместване ).

Излъчването на CMB не може да бъде повече или по-малко енергично, което означава, че се движим в пространството. Ефектът на Доплер помага да се определи, че нашата Слънчева система се движи спрямо CMB със скорост от 368 ± 2 km/s, а локалната група от галактики, включително Млечния път, галактиката Андромеда и галактиката Триъгълник, се движи с скорост от 627 ± 22 km/s спрямо CMB. Това са така наречените пекулярни скорости на галактиките, които възлизат на няколкостотин km/s. В допълнение към тях има и космологични скорости, дължащи се на разширяването на Вселената и изчислени според закона на Хъбъл.

Благодарение на остатъчната радиация от Големия взрив можем да наблюдаваме, че всичко във Вселената непрекъснато се движи и променя. И нашата галактика е само част от този процес.

8:36 12/02/2018

1 👁 1 335

Със сигурност много от вас са виждали GIF или са гледали видеоклип, показващ движението.

Видеото, пуснато през 2012 г., стана вирусно и предизвика много шум. Попаднах на него малко след появата му, когато знаех много по-малко за космоса, отколкото сега. И най-много ме обърка перпендикулярността на самолета спрямо посоката на движение. Не че е невъзможно, но слънчевата система може да се движи под произволен ъгъл спрямо равнината. Може да попитате защо си спомняте отдавна забравени истории? Факт е, че в момента, при желание и хубаво време, всеки може да види в небето реалния ъгъл между равнините на еклиптиката и Галактиката.

Проверяващи учени

Астрономията казва, че ъгълът между и Галактиката е 63°.

Но самата фигура е скучна и дори сега, когато привържениците на плоскостта организират ковен в кулоарите на науката, искам да имам проста и ясна илюстрация. Нека помислим как можем да видим равнините на Галактиката и еклиптиката в небето, за предпочитане с просто око и без да се отдалечаваме твърде много от града? Галактическата равнина е, но сега, с изобилието от светлинно замърсяване, не е толкова лесно да се види. Има ли някаква линия приблизително близо до равнината на Галактиката? Има това. Той се вижда ясно дори в града и е лесно да се намери по ярките звезди: Денеб (алфа на Лебед), Вега (алфа на Лира) и Алтаир (алфа на орел). „Торсът“ на Лебед приблизително съвпада с галактическата равнина.

Добре, имаме един самолет. Но как да получите визуална линия на еклиптиката? Нека помислим какво всъщност представлява еклиптиката? Според съвременната строга дефиниция еклиптиката е разрез от небесната сфера на орбиталната равнина на барицентъра (центъра на масата) на Земята. Средно се движи по еклиптиката, но нямаме две слънца, по които е удобно да начертаем линия, а съзвездието Лебед няма да се вижда на слънчева светлина. Но ако си спомним, че планетите от Слънчевата система също се движат приблизително в една и съща равнина, тогава се оказва, че парадът на планетите ще ни покаже приблизително равнината на еклиптиката. И сега в утринното небе можете просто да наблюдавате и.

Което, учудващо, съвпада идеално с учебниците по астрономия.

GIF

Разсейващи се звезди

Как изобщо може да се определи къде се движи слънчевата система спрямо близките? Ако можем да запишем движението на една звезда през небесната сфера в продължение на десетилетия, тогава посоката на движение на няколко звезди ще ни каже къде се движим спрямо тях. Нека наречем точката, към която се движим, върха. Звездите, които са близо до него, както и от противоположната точка (антиапекс), ще се движат слабо, защото летят към нас или далеч от нас. И колкото по-далеч е звездата от върха и антиапекса, толкова по-голямо ще бъде нейното собствено движение. Представете си, че шофирате по пътя. Светофарите на кръстовищата отпред и отзад няма да се движат твърде много встрани. Но стълбовете покрай пътя все още ще мигат (имат много собствено движение) извън прозореца.

Движението на звездата на Барнард, която има най-голямото собствено движение. Още през 18 век астрономите разполагат със записи на позициите на звездите в интервал от 40-50 години, което позволява да се определи посоката на движение на по-бавните звезди. Тогава английският астроном Уилям Хершел взе звездни каталози и, без да отиде до телескопа, започна да изчислява. Още първите изчисления с помощта на каталога на Майер показаха, че звездите не се движат хаотично и върхът може да бъде определен.

Хершел използва правилния принцип и греши само с десет градуса. Все още се събира информация, например само преди тридесет години скоростта на движение е намалена от 20 на 13 km/s. Важно: тази скорост не трябва да се бърка със скоростта на Слънчевата система и други близки звезди спрямо центъра на Галактиката, която е приблизително 220 km/s.

Е, тъй като споменахме скоростта на движение спрямо центъра на Галактиката, трябва да я разберем и тук. Галактическият северен полюс е избран по същия начин като този на Земята - произволно по конвенция. Намира се близо до звездата Арктур (алфа Воловар), приблизително нагоре в крилото на съзвездието Лебед. Като цяло проекцията на съзвездията върху картата на Галактиката изглежда така:

Най-накрая положително

Завършвайки разговора, заслужава да се отбележи една много положителна история. DJ Sadhu, който създаде оригиналното видео през 2012 г., първоначално популяризира нещо ненаучно. Но благодарение на вирусното разпространение на клипа, той разговаря с истински астрономи (астрофизикът Рис Тейлър говори много положително за диалога) и три години по-късно направи ново, много по-реалистично видео без антинаучни конструкции.

В древни времена звездите са се смятали за неподвижни една спрямо друга. Въпреки това през 18в. Беше открито, че Сириус се движи много бавно по небето. Забелязва се само при сравняване на прецизни измервания на позицията му, направени за период от време от десетилетия.

Правилното движение на звезда е нейното видимо ъглово изместване по небето за една година. Изразява се във фракции от дъгова секунда на година.

Само звездата на Барнард изминава дъга за една година, която след 200 години ще бъде 0,5° или видимия диаметър на Луната. За това звездата на Барнард беше наречена "летяща". Но ако разстоянието до звездата е неизвестно, тогава нейното собствено движение казва малко за истинската й скорост.

Например, пътищата, изминати от звездите за една година (фиг. 98), могат да бъдат различни, но съответните собствени движения са еднакви.

2. Компоненти на пространствената скорост на звездите.

Скоростта на звезда в космоса може да бъде представена като векторна сума на два компонента, единият от които е насочен по линията на видимост, а другият е перпендикулярен на него. Първият компонент е радиалната скорост, вторият е тангенциалната скорост. Собственото движение на звездата се определя само от нейната тангенциална скорост и не зависи от радиалната скорост. За да изчислите тангенциалната скорост в километри в секунда, трябва да умножите стойността, изразена в радиани на година, по разстоянието до звездата, изразено в километри,

Ориз. 98. Собствено движение, лъчева тангенциална и пълна пространствена скорост на звездата.

Ориз. 99. Промяна във видимото местоположение на ярките звезди от съзвездието Голяма мечка поради собствените им движения: отгоре - преди 50 хиляди години; в средата - в момента; долу - след 50 хиляди години.

и разделете на броя секунди в годината. Но тъй като на практика винаги се определя в дъгови секунди, в парсеци, формулата за изчисляване в километри в секунда е:

Ако радиалната скорост на звезда се определи от спектъра, тогава нейната пространствена скорост V ще бъде равна на:

Скоростите на звездите спрямо Слънцето (или Земята) обикновено са десетки километри в секунда.

Правилното движение на звездите се определя чрез сравняване на снимки на избрана област от небето, направени със същия телескоп за период от време, измерен в години или дори десетилетия. Поради факта, че звездата се движи, нейната позиция на фона на по-далечни звезди се променя леко през това време. Отместването на звездата на снимките се измерва с помощта на специални микроскопи. Такова изместване може да се оцени само за относително близки звезди.

За разлика от тангенциалната скорост, радиалната скорост може да бъде измерена дори ако звездата е много далеч, но нейната яркост е достатъчна, за да се получи спектрограма.

Звездите, които са близо една до друга в небето, могат да бъдат разположени далеч една от друга в пространството и да се движат с различни скорости. Следователно след хиляди години външният вид на съзвездията трябва да се промени значително поради правилното движение на звездите (фиг. 99).

3. Движение на Слънчевата система.

В началото на 19в. В. Хершел

установил от правилното движение на няколко близки звезди, че по отношение на тях Слънчевата система се движи в посока на съзвездията Лира и Херкулес. Посоката, в която се движи слънчевата система, се нарича връх на движение. Впоследствие, когато радиалните скорости на звездите започнаха да се определят от спектрите, заключението на Хершел беше потвърдено. В посока на върха звездите се приближават към нас средно със скорост 20 km/s, а в обратна посока се отдалечават от нас средно със същата скорост.

И така, Слънчевата система се движи в посока на съзвездията Лира и Херкулес със скорост 20 км/с спрямо съседните звезди. Няма смисъл да си задаваме въпроса кога ще стигнем до съзвездието Лира, тъй като съзвездието не е пространствено ограничена формация. Някои звезди, които сега приписваме на съзвездието Лира, ще преминем по-рано (на голямо разстояние от тях), други винаги ще останат почти толкова далеч от нас, колкото са сега.

(виж сканиране)

4. Ако звезда (виж задача 1) се приближава към нас със скорост 100 km/s, тогава как ще се промени нейният блясък след 100 години?

4. Въртене на Галактиката.

Всички звезди на Галактиката се въртят около нейния център. Ъгловата скорост на въртене на звездите във вътрешната област на Галактиката (почти до Слънцето) е приблизително еднаква, а външните й части се въртят по-бавно. Това прави революцията на звездите в Галактиката различна от революцията на планетите в Слънчевата система, където както ъгловите, така и линейните скорости бързо намаляват с увеличаване на орбиталния радиус. Тази разлика се дължи на факта, че галактическото ядро не доминира по маса, както Слънцето в Слънчевата система.

Слънчевата система прави пълен оборот около центъра на Галактиката за приблизително 200 милиона лата при скорост от 250 km/s.