До Миколи Коперника (1473-1543) вчені вважали, що в центрі Світу знаходиться Земля, а всі планети, тоді їх було відомо п'ять (Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн) і Сонце обертаються навколо Землі. Я не кажу вже про гіпотези знаходження Землі на спині слона, черепахи або ще якихось плазунів або ссавців.
У рік смерті Коперника (1543) було опубліковано латиною його багатотомне твір «Про поводження небесних сфер» з описом нової системи світобудови, в центрі якого знаходилося Сонце, а всі планети, числом уже шість (з додаванням до п'яти відомих планет і Землі) обертаються по круговим орбітам навколо центру – Сонця.
Наступний крок у побудові Сонячної системи зробив у 1609 р. Йоганн Кеплер (1571-1630), який доказав, використовуючи точні астрометричні спостереження руху планет (в основному зроблені датським астрономом Тихо Браге (1546-1601), що планети рухаються не еліпсам, у фокусі яких знаходиться Сонце.
Експериментальне, т. е. спостережне, підтвердження теорії Коперника було отримано Галілео Галілеєм (1564-1642), який спостерігав у телескоп фази Венери та Меркурія, що і підтвердило коперніканську (тобто геліоцентричну) систему світобудови.
І, нарешті, Ісаак Ньютон (1642–1727) вивів диференціальні рівняння небесної механіки, які дозволяли обчислювати координати планет Сонячної системи та пояснили, чому вони рухаються, у першому наближенні, еліпсами. Надалі працями великих механіків і математиків XVIII і XIX століть було створено теорію обурень, що дозволило врахувати гравітаційне взаємодія планет друг на друга. Саме таким чином, шляхом порівняння спостережень та обчислень, були відкриті далекі планети Нептун (Адамс і Левер'є, 1856) та Плутон (1932), хоча торік Плутон був адміністративним порядком викреслено зі списку планет. На сьогоднішній день занептунеанських планет розміром з Плутон і навіть трохи більше налічується вже шість.
До середини XIX століття астрометрична точність визначення координат зірок досягла сотих часток секунди дуги. Тоді для деяких яскравих зірок було відмічено, що їхні координати відрізняються від координат, виміряних кількома століттями раніше. Першим таким античним каталогом був каталог Гіппарха і Птолемея (190 р. е.), а набагато пізнішу епоху раннього Відродження - каталог Улугбека (1394–1449). З'явилося поняття «власного руху зірок», які колись, та й нині за традицією називаються «нерухомими зірками».
Уважно вивчаючи ці власні рухи, Вільям Гершель (1738-1822) звернув увагу на їх систематичний розподіл і зробив з цього правильний і нетривіальний висновок: частина власного руху зірок не є рухом цих зірок, а відображення руху нашого Сонця щодо близьких від Сонця зірок. Точно так ми бачимо переміщення близьких дерев щодо далеких, коли їдемо автомобілем (або, що ще краще, на коні) лісовою дорогою.
Збільшуючи кількість зірок із виміряними власними рухами, вдалося визначити, що наше Сонце летить у напрямку сузір'я Геркулеса, до точки, званої апексом, з координатами α=270° та δ=30°, зі швидкістю 19,2 км/с. Це власний «пекулярний» рух Сонця з усіма планетами, міжпланетним пилом, астероїдами щодо приблизно ста найближчих до нас зірок. Відстань до цих зірок невелика, щось близько 100–300 світлових років. Всі ці зірки беруть участь у загальному русі навколо центру нашої Галактики зі швидкістю близько 250 км/с. Сам центр Галактики розташований у сузір'ї Стрільця, на відстані від Сонця близько 25 тис. світлових років. Рух Сонця серед зірок нагадує рух мошки у хмарі, тоді як вся хмара із значно більшою швидкістю летить щодо дерев у лісі.
Звичайно, і сама вся наша гігантська галактика летить щодо інших галактик. Швидкості індивідуальних галактик досягають сотень та тисяч км/с. Одні галактики наближаються до нас, як, наприклад, знаменита туманність Андромеди, інші віддаляються від нас.
Усі галактики та скупчення галактик також беруть участь у загальному космологічному розширенні, яке помітно, однак, лише за масштабів понад 10–30 мільйонів світлових років. Величина цієї швидкості розширення лінійно залежить від відстані між галактиками або їх скупченнями і дорівнює, за сучасними вимірами, близько 25 км/с на відстані між галактиками мільйон світлових років.
Можна, проте, ще виділити й особливу систему відліку, саме поле реліктового 3К субміліметрового випромінювання. Там, куди ми летимо, температура цього випромінювання трохи вища, а звідки летимо – нижче. Різниця цих температур – 0,006706 К. Це так звана «дипольна компонента» анізотропії реліктового випромінювання. Швидкість руху Сонця щодо реліктового випромінювання дорівнює 627 ± 22 км/с, а без урахування руху Місцевої групи галактик – 370 км/с у напрямку сузір'я Діви.
Тож на запитання, куди летить наше Сонце та з якою швидкістю, відповідь дати важко. Треба одразу визначити: щодо чого та в якій системі координат.
1961 р. наша група з Державного астрономічного інституту ім. П. К. Штернберга МДУ проводила спостереження розсіяного сонячного ультрафіолетового випромінювання в лініях водню (1215А) та кисню (1300А) з висотних геофізичних ракет, що піднімалися до висоти 500 км. У цей час завдяки пропозиції академіка С. П. Корольова в Радянському Союзі почали систематично запускати міжпланетні станції, як прогонові, так і посадкові, до Марса та Венери. Природно, що й ми вирішили спробувати знайти у Венери та Марса такі ж протяжні водневі корони, як і Землі.
При цих запусках ми змогли простежити сліди нейтрального атомарного водню до 125 000 км від Землі, т. е. до 25 радіусів Землі. Щільність водню при таких віддаленнях від Землі становила всього близько 1 атома на 3 см, що на 19 порядків менше концентрації повітря на рівні моря! Однак, на превеликий наш подив, виявилося, що інтенсивність розсіяного випромінювання в лінії Лайман-альфа з довжиною хвилі 1215А при ще більших видаленнях не падає до нуля, а залишається постійною і досить високою, причому інтенсивність змінюється в 2 рази, залежно від того, куди дивився наш маленький телескоп.
Спочатку ми вважали, що це світять далекі зірки, проте розрахунок показував, що таке світіння має бути набагато порядків нижче. Незначний вміст у міжзоряному середовищі космічного пилу повністю «з'їдало» це випромінювання. Протяжна сонячна корона, згідно з теорією, мала бути практично повністю іонізована, і нейтральних атомів там не мало бути.
Залишалося лише міжзоряне середовище, яке біля Сонця могло бути великою мірою нейтральним, що пояснювало відкритий нами ефект. Через два роки після нашої публікації Ж.-Е. Бламон та Ж.-Я. Берто зі Служби аерономії Франції з американського супутника ОГО-V виявили геометричний паралакс області максимального світіння в лінії Лайман-альфа, що дозволило одразу оцінити відстань до неї. Ця величина дорівнювала приблизно 25 астрономічним одиницям. Було також визначено координати цього максимуму. Картина почала прояснюватись. Вирішальний внесок у цю проблему зробили два німецькі фізики - П. В. Блум і Х. Дж. Фар, які вказали на роль руху Сонця щодо міжзоряного середовища. З метою виміру всіх параметрів цього руху в 1975 р. нами спільно з вже згаданими французькими фахівцями було виконано два спеціальні експерименти на вітчизняних супутниках «Прогноз-5» та «Прогноз-6». Ці супутники дозволили одержати карту всього неба в лінії Лайман-альфа, а також виміряти температуру нейтральних атомів водню у міжзоряному середовищі. Була визначена щільність цих атомів «на нескінченності», тобто далеко від Сонця, швидкість і напрямок руху Сонця щодо локального міжзоряного середовища.
Щільність атомів дорівнювала 0,06 атома/см 3 , а швидкість - 25 км/с. Було розроблено і теорію проникнення атомів міжзоряного середовища в Сонячну систему. Виявилося, що нейтральні атоми водню, пролітаючи поблизу Сонця по гіперболічних траєкторіях, іонізуються двома механізмами. Перший - фотоіонізація ультрафіолетовим і рентгенівським випромінюванням Сонця з довжинами хвиль коротше 912А, а другий механізм - перезарядка (обмін електронами) з протонами сонячного вітру, які пронизують всю Сонячну систему. Другий механізм іонізації виявився в 2-3 рази ефективнішим, ніж перший. Сонячний вітер зупиняється міжзоряним магнітним полем приблизно на відстані 100 астрономічних одиниць, а міжзоряне середовище, що набігає на Сонячну систему, - на відстані 200 а.
Між цими двома ударними хвилями (ймовірно, надзвуковими) знаходиться область дуже гарячої, повністю іонізованої плазми з температурою 10 7 або навіть 10 8 К. Питання про взаємодію нейтральних атомів водню, що налітають, з гарячою плазмою в цій проміжній області надзвичайно цікавий. При перезарядці міжзоряних відносно холодних атомів міжзоряного середовища з гарячими протонами в цій галузі утворюються нейтральні атоми з дуже високою температурою і відповідною швидкістю, наведеною вище. Вони пронизують всю Сонячну систему і можуть реєструватися біля Землі. З цією метою в США був запущений 2 роки тому спеціальний супутник Землі - ІБЕКС, який успішно працює для вирішення цих та суміжних проблем. Відкритий нами ефект «набігання» міжзоряного середовища отримав назву «міжзоряний вітер».
Для того, щоб обійти це неясне питання, наша група провела цикл спостережень з ШСЗ «Прогноз» у лінії нейтрального гелію із довжиною хвилі 584А. Гелій не бере участі в процесі перезаряджання з протонами сонячного вітру і майже не іонізується сонячним ультрафіолетом. Саме завдяки цьому атоми нейтрального гелію, пролітаючи гіперболами повз Сонце, фокусуються за ним, утворюючи конус з підвищеною щільністю, який ми і спостерігали. Ось цього конуса дає нам напрямок руху Сонця щодо локальної міжзоряної середовища, яке розбіжність дає можливість визначення температури атомів гелію в міжзоряному середовищі далеко від Сонця.
Наші результати по гелію відмінно збіглися з вимірами атомарного водню. Щільність атомарного гелію «на нескінченності» дорівнювала 0,018 атома/см 3 , що дозволило визначити ступінь іонізації атомарного водню, вважаючи, що велика кількість гелію дорівнює стандартному для міжзоряного середовища. Це відповідає 10-30% ступеня іонізації атомарного водню. Знайдені нами густина та температура атомарного водню якраз і відповідають зоні нейтрального водню з дещо підвищеною температурою – 12000 К.
У 2000 р. німецькі астрономи на чолі з Х. Розенбауером змогли на позаекліптичному апараті "Улісс" безпосередньо виявити атоми нейтрального гелію, що влітають у Сонячну систему з міжзоряного середовища. Ними було визначено параметри «міжзоряного вітру» (щільність атомарного гелію, швидкість та напрямок руху Сонця щодо локального міжзоряного середовища). Результати прямих вимірів атомів гелію чудово збіглися з нашими оптичними вимірами.
Такою є історія відкриття ще одного руху нашого Сонця.
Будь-яка людина, навіть лежачи на дивані або сидячи біля комп'ютера, перебуває у постійному русі. Це безперервне переміщення в космічному просторі має різні напрямки і величезні швидкості. Насамперед відбувається переміщення Землі навколо осі. Крім того, відбувається обертання планети навколо Сонця. Але це ще не все. Набагато більші відстані ми долаємо разом із Сонячною системою.
Сонце є однією із зірок, що знаходяться в площині Чумацького шляху, або просто Галактики. Воно віддалено від центру на 8 кпк, а відстань від площини Галактики становить 25 пк. Зоряна щільність у нашій області Галактики – приблизно 0,12 зірок на 1 пк3. Положення Сонячної системи не є постійним: вона знаходиться в постійному переміщенні щодо ближніх зірок, міжзоряного газу, і нарешті навколо центру Чумацького шляху. Вперше рух Сонячної системи у Галактиці було помічено Вільямом Гершелем.
Переміщення щодо ближніх зірок
Швидкість пересування Сонця до кордону сузір'їв Геркулеса та Ліри становить 4 а.с. на рік, або 20 км/с. Вектор швидкості спрямований до так званого апексу - точки, до якої також спрямовано рух інших прилеглих зірок. Напрями швидкостей зірок, зокрема. Сонця перетинаються в протилежній апексу точці, яка називається антиапексом.
Переміщення щодо видимих зірок
Окремо вимірюється пересування Сонця стосовно яскравих зірок, які можна побачити без телескопа. Це показник стандартного пересування Сонця. Швидкість такого пересування становить 3 а. на рік чи 15 км/с.
Переміщення щодо міжзоряного простору
По відношенню до міжзоряного простору Сонячна система рухається вже швидше, швидкість становить 22-25 км/с. При цьому під дією «міжзоряного вітру», що «дме» з південної області Галактики, апекс зміщується в сузір'я Змієносець. Зрушення оцінюється приблизно 50.
Переміщення навколо центру Чумацького шляху
Сонячна система знаходиться у русі щодо центру нашої Галактики. Вона переміщається до сузір'я Лебедя. Швидкість становить близько 40 а. на рік, або 200 км/с. Для повного обороту потрібно 220 млн. років. Точну швидкість визначити неможливо, адже апекс (центр Галактики) прихований від нас за щільними хмарами міжзоряного пилу. Апекс зміщується на 1,5 ° кожен мільйон років, і здійснює повне коло за 250 млн. років, або за 1 "галактичний рік".
Подорож на край Чумацького шляху
Рух Галактики у космічному просторі
Наша Галактика також не стоїть на місці, а зближується із галактикою Андромеди зі швидкістю 100-150 км/с. Група галактик, до якої входить і Чумацький шлях, рухається до великого скупчення Діви зі швидкістю 400 км/с. Складно уявити, а ще складніше розрахувати, як далеко ми переміщуємося кожну секунду. Відстань ці — величезні, а похибки в таких розрахунках поки що досить великі.
У цій статті розглядається швидкість руху Сонця та Галактики щодо різних систем відліку:
- швидкість руху Сонця в Галактиці щодо найближчих зірок, видимих зірок та центру Чумацького Шляху;
- швидкість руху Галактики щодо місцевої групи галактик, віддалених зоряних скупчень та реліктового випромінювання.
Коротка характеристика Галактики Чумацький шлях.
Опис Галактики.
Перш ніж приступити до вивчення швидкості руху Сонця та Галактики у Всесвіті, познайомимося з нашою Галактикою ближче.
Ми живемо ніби у гігантському «зоряному місті».Точніше – у ньому «живе» наше Сонце. Населенням цього «міста» є різноманітні зірки, і «проживає» їх у ньому понад двісті мільярдів. Безліч сонців народжується в ньому, переживає свою молодість, середній вік і старість – проходять довгий і складний життєвий шлях, що триває мільярди років.
Величезні розміри цього "зоряного міста" - Галактики.Відстань між сусідніми зірками в середньому дорівнює тисячам мільярдів кілометрів (6*10 13 км). А таких сусідів понад 200 мільярдів.
Якби ми зі швидкістю світла (300 000 км/сек) мчали від одного кінця Галактики до іншого, на це пішло б близько 100 тисяч років.
Вся наша зіркова система повільно обертається як гігантське колесо, що складається з мільярдів сонців.
У центрі Галактики, мабуть, розташовується надмасивна чорна діра (Стрілець A*) (близько 4,3 мільйона сонячних мас) навколо якої, ймовірно, обертається чорна діра середньої маси від 1000 до 10 000 мас Сонця і періодом обігу близько 100 років і кілька тисяч порівняно невеликих. Їхня спільна гравітаційна дія на сусідні зірки змушує останні рухатися незвичайними траєкторіями. Існує припущення, що більшість галактик має надмасивні чорні дірки у своєму ядрі.
Для центральних ділянок Галактики характерна сильна концентрація зірок: у кожному кубічному парсекі поблизу центру їх утримуються багато тисяч. Відстань між зірками в десятки і сотні разів менша, ніж в околицях Сонця.
Ядро Галактики з величезною силою притягує решту зірок. Але величезна кількість зірок розселена і по всьому «зірковому місту». А вони теж притягують один одного у різних напрямках, і це складно впливає на рух кожної зірки. Тому Сонце та мільярди інших зірок в основному рухаються круговими шляхами або еліпсами навколо центру Галактики. Але це лише «в основному» — придивившись, ми побачили б, що вони рухаються складнішими кривими, що звиваються шляхами серед навколишніх зірок.
Характеристика Галактики Чумацький Шлях:
Місце знаходження Сонця у Галактиці.
Де в Галактиці знаходиться Сонце і чи воно рухається (а з ним і Земля, і ми з вами)? Чи не знаходимося ми в «центрі міста» чи бодай десь недалеко від нього? Дослідження показали, що Сонце та сонячна система розташовані на величезній відстані від центру Галактики, ближче до «міських околиць» (26 000 ± 1 400 св. років).
Сонце розташоване в площині нашої Галактики та віддалено від її центру на 8 кпк та від площини Галактики приблизно на 25 пк (1 пк (парсек) = 3,2616 світлового року). В області Галактики, де розташоване Сонце, зоряна щільність становить 0,12 зірок на пк 3 .
Мал. Модель нашої Галактики
Швидкість руху Сонця у Галактиці.
Швидкість руху Сонця в Галактиці прийнято розглядати щодо різних систем відліку:
- Щодо найближчих зірок.
- Щодо всіх яскравих зірок, які видно неозброєним оком.
- Щодо міжзоряного газу.
- Щодо центру Галактики.
1. Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо найближчих зірок.
Подібно до того, як швидкість літака, що летить, розглядається по відношенню до Землі, не враховуючи польоту самої Землі, так і швидкість руху Сонця можна визначити щодо найближчих до нього зірок. Таким, як зірки системи Сіріус, Альфа Центавра та ін.
- Ця швидкість руху Сонця в Галактиці порівняно невелика: всього 20 км/сек або 4 а. (1астрономічна одиниця дорівнює середній відстані від Землі до Сонця - 149600000 км.)
Сонце щодо найближчих зірок рухається у напрямку до точки (апексу), що лежить на межі сузір'їв Геркулеса та Ліри, приблизно під кутом 25° до площини Галактики. Екваторіальні координати апекса α = 270°, δ = 30°.
2. Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо видимих зірок.
Якщо розглядати рух Сонця в Галактиці Чумацький Шлях щодо всіх зірок, видимих без телескопа, його швидкість і того менше.
- Швидкість руху Сонця в Галактиці щодо видимих зірок становить - 15 км/сек або 3 а.
Апекс руху Сонця у разі також лежить у сузір'ї Геркулеса і має такі екваторіальні координати: α = 265°, δ = 21°.
Мал. Швидкість руху Сонця щодо найближчих зірок та міжзоряного газу.
3. Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо міжзоряного газу.
Наступний об'єкт Галактики, щодо якого ми розглянемо швидкість руху Сонця, це міжзоряний газ.
Вселенські простори далеко не такі пустельні, як вважалося довгий час. Хоча і в невеликих кількостях, але скрізь є міжзоряний газ, наповнюючи собою всі куточки світобудови. На міжзоряний газ, при порожнечі незаповненого простору Всесвіту, що здається, припадає майже 99% від сукупної маси всіх космічних об'єктів. Щільні та холодні форми міжзоряного газу, що містять водень, гелій та мінімальні обсяги важких елементів (залізо, алюміній, нікель, титан, кальцій), знаходяться у молекулярному стані, з'єднуючись у великі хмарні поля. Зазвичай у складі міжзоряного газу елементи розподілені так: водень – 89%, гелій – 9%, вуглець, кисень, азот – близько 0,2-0,3%.
Мал. Газопилова хмара IRAS 20324+4057 з міжзоряного газу та пилу довжиною в 1 світловий рік, схожа на пуголовка, в якому ховається зірка, що росте.
Хмари міжзоряного газу можуть не тільки впорядковано обертатися навколо галактичних центрів, але й мати нестабільне прискорення. Протягом кількох десятків мільйонів років вони наздоганяють один одного і стикаються, утворюючи комплекси із пилу та газу.
У нашій Галактиці основний обсяг міжзоряного газу зосереджений у спіральних рукавах, один із коридорів яких розташований поряд із Сонячною системою.
- Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо міжзоряного газу: 22-25 км/сек.
Міжзоряний газ у найближчих околицях Сонця має значну власну швидкість (20-25 км/с) щодо найближчих зірок. Під його впливом апекс руху Сонця зміщується у бік сузір'я Змієносця (α = 258 °, δ = -17 °). Різниця у напрямку руху близько 45 °.
У трьох розглянутих вище пунктах йдеться про так звану пекулярну, відносну швидкість руху Сонця. Іншими словами, пекулярна швидкість – це швидкість щодо космічної системи відліку.
Але Сонце, найближчі до нього зірки, місцева міжзоряна хмара всі разом беруть участь у масштабнішому русі – русі навколо центру Галактики.
І тут йдеться вже про зовсім інші швидкості.
- Швидкість руху Сонця навколо центру Галактики величезна за земними мірками — 200-220 км/сек (близько 850 000 км/год) чи більше 40 а. / Рік.
Точну швидкість Сонця навколо центру Галактики визначити неможливо, адже центр Галактики прихований від нас за щільними хмарами міжзоряного пилу. Проте все нові й нові відкриття у цій галузі дедалі зменшують розрахункову швидкість нашого сонця. Ще нещодавно говорили про 230-240 км/сек.
Сонячна система в Галактиці рухається у напрямку сузір'я Лебедя.
Рух Сонця в Галактиці відбувається перпендикулярно до центру Галактики. Звідси галактичні координати апексу: l = 90 °, b = 0 ° або у звичних екваторіальних координатах - α = 318 °, δ = 48 °. Оскільки цей рух звернення, апекс зміщується та здійснює повне коло за «галактичний рік», приблизно 250 мільйонів років; кутова його швидкість ~5″/1000 років, тобто. координати апекса зміщуються на півтора градуси за мільйон років.
Нашій Землі від народження близько 30 таких «галактичних років».
Мал. Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо центру Галактики.
Цікавий факт на тему швидкості руху Сонця в Галактиці:
Швидкість обертання Сонця навколо центру Галактики майже збігається із швидкістю хвилі ущільнення, що утворює спіральний рукав. Така ситуація є нетиповою для Галактики в цілому: спіральні рукави обертаються з постійною кутовою швидкістю, як спиці в колесах, а рух зірок відбувається з іншою закономірністю, тому майже все зоряне населення диска потрапляє всередину спіральних рукавів, то випадає з них. Єдине місце, де швидкості зірок та спіральних рукавів збігаються – це так зване коротаційне коло, і саме на ньому розташоване Сонце.
Для Землі ця обставина надзвичайно важлива, оскільки в спіральних рукавах відбуваються бурхливі процеси, що утворюють потужне випромінювання, згубне для живого. І жодна атмосфера не змогла б від нього захиститись. Але наша планета існує в порівняно спокійному місці Галактики і протягом сотень мільйонів (або навіть мільярдів) років не зазнавала впливу цих космічних катаклізмів. Можливо, саме тому на Землі змогло зародитися та зберегтися життя.
Швидкість руху Галактики у Всесвіті.
Швидкість руху Галактики у Всесвіті прийнято розглядати щодо різних систем відліку:
- Щодо Місцевої групи галактик (швидкість зближення з галактикою Андромеда).
- Щодо віддалених галактик та скупчень галактик (швидкість руху Галактики у складі місцевої групи галактик до сузір'я Діви).
- Щодо реліктового випромінювання (швидкість руху всіх галактик у найближчій до нас частині Всесвіту до Великого Атрактора – скупчення величезних надгалактик).
Зупинимося докладніше кожному з пунктів.
1. Швидкість руху Галактики Чумацький Шлях до Андромеди.
Наша Галактика Чумацький Шлях також не стоїть на місці, а гравітаційно притягується та зближується із галактикою Андромеда зі швидкістю 100-150 км/с. Основний компонент швидкості зближення галактик належить Чумацькому Шляху.
Поперечна складова руху точно не відома, і тривоги про зіткнення передчасні. Додатковий внесок у цей рух робить і масивна галактика M33, що знаходиться приблизно в тому ж напрямку, що і галактика Андромеди. Загалом швидкість руху нашої Галактики щодо барицентру Місцевої групи галактикблизько 100 км/сек приблизно у напрямку Андромеда/Ящірка (l = 100, b = -4, α = 333, δ = 52), проте ці дані ще дуже приблизні. Це дуже скромна відносна швидкість: Галактика зміщується на власний діаметр за дві-три сотні мільйонів років або, приблизно, за галактичний рік.
2. Швидкість руху Галактики Чумацький Шлях до скупчення Діви.
У свою чергу, група галактик, в яку входить і наш Чумацький шлях, як єдине ціле, рухається до великого скупчення Діви зі швидкістю 400 км/с. Цей рух також обумовлений гравітаційними силами і здійснюється щодо віддалених скупчень галактик.
Мал. Швидкість руху Галактики Чумацький Шлях до скупчення Діви.
Реліктове випромінювання.
Відповідно до теорії Великого Вибуху, ранній Всесвіт був гарячою плазмою, що складається з електронів, баріонів і постійно випромінюються, поглинаються і знову перевипромінюються фотонів.
У міру розширення Всесвіту плазма остигала і на певному етапі електрони, що уповільнилися, отримали можливість з'єднуватися з уповільненими протонами (ядрами водню) і альфа-частинками (ядрами гелію), утворюючи атоми (цей процес називається рекомбінацією).
Це трапилося при температурі плазми близько 3000 К та приблизному віці Всесвіту 400 000 років. Вільного простору між частинками побільшало, заряджених частинок поменшало, фотони перестали так часто розсіюватися і тепер могли вільно переміщатися у просторі, практично не взаємодіючи з речовиною.
Ті фотони, які були в той час випромінювані плазмою у бік майбутнього розташування Землі, досі досягають нашої планети через простір всесвіту, що продовжує розширюватися. Ці фотони становлять реліктове випромінювання, Що являє собою рівномірно заповнює Всесвіт теплове випромінювання.
Існування реліктового випромінювання було передбачено теоретично Г. Гамовим у рамках теорії Великого вибуху. Експериментально його існування було підтверджено 1965 року.
Швидкість руху галактики щодо реліктового випромінювання.
Пізніше розпочалося вивчення швидкості руху Галактик щодо реліктового випромінювання. Визначається цей рух виміром нерівномірності температури реліктового випромінювання у різних напрямках.
Температура випромінювання має максимум у напрямку руху та мінімум у протилежному напрямку. Ступінь відхилення розподілу температури від ізотропного (2,7 К) залежить від величини швидкості. З аналізу наглядових даних випливає, що Сонце рухається щодо реліктового випромінювання зі швидкістю 400 км/с у напрямку α=11,6, δ=-12 .
Такі виміри показали також і іншу важливу річ: усі галактики в найближчій до нас частині Всесвіту, включаючи не лише нашу Місцеву групу, а й скупчення Діви та інші скупчення, рухаються щодо фонового реліктового випромінювання з несподівано великою швидкістю.
Для Місцевої групи галактик вона становить 600-650 км/сек із апексом у сузір'ї Гідра (α=166, δ=-27). Виглядає це так, що десь у глибинах Всесвіту існує величезний кластер багатьох скупчень, що притягує матерію нашої частини Всесвіту. Цей кластер було названо Великим Атракторомвід англійського слова «attract» – притягувати.
Оскільки галактики, що входять до складу Великого Аттрактор, приховані міжзоряним пилом, що входить до складу Чумацького Шляху, картографування Аттрактор вдалося виконати тільки в останні роки за допомогою радіотелескопів.
Великий Атрактор знаходиться на перетині кількох надскупчень галактик. Середня щільність речовини в цьому районі не набагато більша за середню щільність Всесвіту. Але за рахунок гігантських розмірів його маса виявляється настільки велика і сила тяжіння настільки величезна, що не тільки наша зіркова система, а й інші галактики та їх скупчення поблизу рухаються у напрямку Великого Аттрактор, формуючи величезний потік галактик.
Мал. Швидкість руху Галактики у Всесвіті. На Великий Атрактор!
Отже, підіб'ємо підсумки.
Швидкість руху Сонця у Галактиці та Галактики у Всесвіті. Зведена таблиця.
Ієрархія рухів, у яких бере участь наша планета:
- обертання Землі навколо Сонця;
- обертання разом із Сонцем навколо центру нашої Галактики;
- рух щодо центру Місцевої групи галактик разом із усією Галактикою під дією гравітаційного тяжіння сузір'я Андромеда (галактики М31);
- рух до скупчення галактик у сузір'ї Діви;
- рух до Великого Атрактора.
Швидкість руху Сонця в Галактиці та швидкість руху Галактики Чумацький Шлях у Всесвіті. Зведена таблиця.
Складно уявити, а ще складніше розрахувати, як далеко ми переміщуємося кожну секунду. Відстань ці - величезні, а похибки в таких розрахунках поки що досить великі. Ось які дані має наука на сьогоднішній день.
| Рух Сонця та Галактики щодо об'єкта Всесвіту | Швидкість руху Сонця чи Галактики | Апекс |
| Локальне: Сонце щодо найближчих зірок | 20 км/сек | Геркулес |
| Стандартне: Сонце щодо яскравих зірок | 15 км/сек | Геркулес |
| Сонце щодо міжзоряного газу | 22-25 км/сек | Змієносець |
| Сонце щодо центру Галактики | ~200 км/сек | Лебідь |
| Сонце щодо Місцевої групи галактик | 300 км/сек | Ящірка |
| Галактика щодо Місцевої групи галактик | ~100 км/сек | Андромеда / Ящірка |
| Галактика щодо скупчень | 400 км/сек | Діва |
| Сонце щодо реліктового випромінювання | 390 км/сек | Лев/Чаша |
| Галактика щодо реліктового випромінювання | 550-600 км/сек | Лев / Гідра |
| Місцева група галактик щодо реліктового випромінювання | 600-650 км/сек | Гідра |
На цьому все про швидкість руху Сонця в Галактиці та Галактики у Всесвіті. Якщо у Вас виникли питання або є уточнення, залишайте коментарі нижче. Розбиратимемося разом! 🙂
З повагою до моїх читачів,
Ахмерова Зульфія.
Особлива подяка як джерела для статті виражається сайтам:
http://spacegid.com
http://www.astromyth.ru
http://teleskop.slovarik.org
Немає такої речі в житті, як вічний спокій розуму. Життя – саме собою є рух, і може існувати без бажань, страху, і почуттів.
Томас Хоббс
Читач запитує:
Я знайшла на YouTube відео з теорією про спіральний рух Сонячної системи через нашу галактику. Воно не здалося мені переконливим, але я хотіла б почути це від тебе. Чи є воно правильним з наукового погляду?
Спочатку давайте подивимося саме відео:
Деякі твердження у цьому відео вірні. Наприклад:
- планети обертаються навколо Сонця приблизно в одній площині
- Сонячна система рухається по галактиці з кутом 60° між галактичною площиною і площиною обертання планет
- Сонце під час свого обертання навколо Чумацького шляху, рухається вгору-вниз і всередину-зовні по відношенню до решти галактики
Все це так, але при цьому у відео ці факти показані неправильно.
Відомо, що планети рухаються навколо Сонця еліпсами, згідно з законами Кеплера, Ньютона і Ейнштейна. Але картинка зліва неправильна з погляду масштабу. Вона неправильна у сенсі форм, розмірів та ексцентриситетів. І хоча на діаграмі праворуч орбіти менше схожі на еліпси, орбіти планет виглядають приблизно так з погляду масштабів.
Візьмемо ще один приклад – орбіту Місяця.
Відомо, що Місяць обертається навколо Землі з періодом трохи менше місяця, а Земля обертається навколо Сонця з періодом 12 місяців. Яка з представлених картинок демонструє рух Місяця навколо Сонця? Якщо порівняти відстані від Сонця до Землі та від Землі до Місяця, а також швидкість обертання Місяця навколо Землі та системи Земля/Місяць – навколо Сонця, то виявиться, що найкращим чином ситуацію демонструє варіант D. Можна їх перебільшити для досягнення якихось ефектів але кількісно варіанти A, B і C некоректні.
Тепер перейдемо до руху Сонячної системи через галактику.
Скільки у ньому міститься неточностей. По-перше, всі планети будь-якої миті часу знаходяться в одній площині. Немає ніякого відставання, яке більш віддалені від Сонця планети демонстрували стосовно менш віддаленим.
По-друге, пригадаємо реальні швидкості планет. Меркурій рухається в нашій системі найшвидше, обертаючись навколо Сонця зі швидкістю 47 км/с. Це на 60% швидше за орбітальну швидкість Землі, приблизно в 4 рази швидше за Юпітер, і в 9 разів швидше за Нептун, який рухається по орбіті зі швидкістю 5,4 км/с. А Сонце летить крізь галактику зі швидкістю 220 км/с.
За час, необхідний Меркурію на один оборот, вся Сонячна система пролітає 1,7 мільярдів кілометрів своєю внутрішньогалактичною еліптичною орбітою. При цьому радіус орбіти Меркурія складає всього 58 мільйонів кілометрів, або всього 3,4% тієї відстані, на яку просувається вся Сонячна система.
Якби ми побудували рух Сонячної системи по галактиці в масштабі, і подивилися б, як рухаються планети – ми побачили б таке:
Уявіть, що вся система – Сонце, місяць, усі планети, астероїди, комети, рухаються з великою швидкістю під кутом близько 60° щодо площини Сонячної системи. Якось так:
Якщо поєднати все це разом, ми отримаємо більш точну картинку:
А що щодо прецесії? І також щодо коливань вниз-вгору і всередину-назовні? Все це так, але на відео це показано у надмірно перебільшеному та неправильно інтерпретованому вигляді.
Справді, прецесія Сонячної системи відбувається з періодом 26000 років. Але немає ніякого спіралеподібного руху, ні Сонця, ні планет. Прецесію здійснюють не орбіти планет, а вісь обертання Землі.
Полярна зірка не розташована постійно над Північним полюсом. Більшість у нас немає полярної зірки. 3000 років тому Кохаб був ближчим до полюса, ніж Полярна зірка. Через 5500 років полярною зіркою стане Альдерамін. А через 12000 років Вега, друга за яскравістю зірка у Північній півкулі, відстоятиме лише на 2 градуси від полюса. Але саме це змінюється з частотою раз на 26000 років, а не рух Сонця чи планет.
Як щодо сонячного вітру?
Це випромінювання, що йде від Сонця (і всіх зірок), а не те, у що ми врізаємось, рухаючись по галактиці. Гарячі зірки випускають заряджені частинки, що швидко рухаються. Кордон Сонячної системи проходить там, де сонячний вітер вже не має змоги відштовхувати міжзоряне середовище. Там проходить межа геліосфери.
Тепер щодо рухів вгору і вниз і всередину і назовні до галактики.
Оскільки Сонце та Сонячна система підпорядковуються гравітації, саме вона домінує над їхнім рухом. Зараз Сонце розташоване на відстані 25-27 тисяч світлових років від центру галактики, і рухається навколо нього еліпсом. При цьому всі інші зірки, газ, пил рухаються по галактиці також еліпсами. І еліпс Сонця відрізняється від решти.
З періодом 220 мільйонів років Сонце здійснює повний оберт навколо галактики, проходячи трохи вище і нижче центру галактичної площини. Але оскільки вся решта матерії галактики рухається так само, орієнтація галактичної площини з часом змінюється. Ми можемо рухатися еліпсом, але галактика являє собою обертову тарілку, тому ми і рухаємося вгору-вниз по ній з періодом в 63 мільйони років, хоча наш рух усередину і назовні відбувається з періодом в 220 мільйонів років.
Але жодного «штопора» планети не роблять, їхній рух спотворений до невпізнання, відео неправильно розповідає про прецесію та сонячний вітер, а текст сповнений помилок. Симуляція зроблена дуже красиво, але вона була б набагато красивішою, якби була правильною.
Наша зірка, знята через фільтри
При спостереженні із Землі виміряна швидкість обертання становить 24,47 діб, але якщо відняти швидкість обертання самої Землі навколо Сонця вона становить 25,38 земної доби.
Астрономи називають це сидеричним періодом обертання, який відрізняється від періоду синодичного кількістю часу, необхідного для того, щоб плями повернулися навколо Сонця при спостереженні з Землі.
Швидкість обертання плям зменшується з наближенням до полюсів, отже на полюсах період обертання навколо осі може досягати 38 днів.
Спостереження обертання
Рух Сонця добре помітний, якщо спостерігати його плями. Усі плями рухаються поверхнею. Цей рух є частиною загального руху зірки навколо осі.
Спостереження показують, що він обертається не як тверде тіло, а диференційовано.
Це означає, що воно рухається швидше на екваторі та повільніше на полюсах. Газові гіганти: Юпітер та Сатурн, також мають диференціальне обертання.
Астрономи виміряли швидкість обертання Сонця з широти 26° від екватора, і виявили, що один оберт навколо осі займає 25,38 земної доби. Його вісь обертання складає кут, що дорівнює 7 градусам і 15 хвилин.
Внутрішні регіони та ядро обертаються разом як тверде тіло. А зовнішні шари, конвективна зона та фотосфера обертаються з різною швидкістю.
Звернення Сонця навколо центру галактики
Наше світило і ми разом з ним обертається навколо центру галактики Чумацький Шлях. Середня швидкість становить 828 000 км/год. Один обіг займає близько 230 мільйонів років. Чумацький шлях є спіральною галактикою. Вважається, що вона складається із центрального ядра, 4-х основних рукавів, що мають кілька коротких сегментів.