На протяжении очень долгого времени люди думали, что наша планета имеет сплющенную форму и лежит на 3-х китах. Человек не в силах заметить ее вращение, находясь на ней самой. Причина этому в размерах. Они имеют огромное значение! Размеры человека слишком ничтожны по отношению к размерам земного шара. Время шло вперед, наука прогрессировала, а вместе с ней и представления людей о собственной планете.
К чему же мы пришли сегодня? Правда ли то, что а не наоборот? Какие еще астрономические познания в этой области имеют силу? Обо всем по порядку.
По своей оси
Сегодня нам известно, что принимает одновременное участие в двух видах своего движения: Земля вращается вокруг Солнца и по собственной воображаемой оси. Да, именно оси! У нашей планеты есть воображаемая линия, которая «пронзает» поверхность земли в двух ее полюсах. Проведите мысленно ось в небо, и она пройдет рядом с Полярной звездой. Именно поэтому эта точка всегда кажется нам неподвижной, а небо как будто бы вращается. Мы-то думаем, что движутся с востока на запад, однако отметим, что это нам только кажется! Такое движение - видимое, поскольку это отражение настоящего обращения планеты - по оси.
Суточное вращение длится ровно 24 часа. Другими словами, за одни сутки земной шар выполняет один полноценный круг по собственной оси. Каждая из земных точек сначала проходит освещенную сторону, затем - темную. А через сутки все опять повторяется.
Для нас это выглядит как постоянная смена дней и ночей: утро - день - вечер - утро… Если бы планета таким образом не вращалась, то на стороне, обращенной к свету, был бы вечный день, а на противоположной - вечная ночь. Какой ужас! Хорошо, что это не так! В общем, с суточным вращением мы разобрались. Теперь давайте узнаем, сколько раз Земля вращается вокруг Солнца.
Солнечный «хоровод»
Этого мы также не заметим невооруженным взглядом. Однако сие явление можно почувствовать. Все мы прекрасно знаем, теплые и холодные времена года. Но что общего между ними и движениями планеты? Да все у них общее! Земля вращается вокруг Солнца за триста шестьдесят пять суток или за один год. Кроме этого, наш земной шар - участник и других движений. Например, вместе с Солнцем и своими «коллегами»-планетами Земля движется относительно собственной галактики - Млечного Пути, в свою очередь, движущейся относительно своих «коллег» - других галактик.
Важно знать, что во всей Вселенной ничего неподвижного не бывает, все течет и изменяется! Отметим, что видимое нами движение небесного светила - это всего лишь отражение вращающейся планеты.
А верна ли теория?
Сегодня многие люди стараются доказать обратное: они считают, что не Земля вращается вокруг Солнца, а напротив, небесное светило вокруг земного шара. Некоторые ученые говорят о совместном движении Земли и Солнца, которое происходит относительно друг друга. Возможно, когда-то мировые ученые умы перевернут «с ног на голову» все известные сегодня научные представления о космосе! Итак, все точки над «и» расставлены, и мы с вами узнали, что вокруг Солнца (со скоростью, кстати, примерно 30 километров в секунду), причем полный оборот она делает за 365 суток (или 1 год), вместе с тем по своей оси наша планета оборачивается за сутки (24 часа).
Вы сидите, стоите или лежите, читая эту статью, и не ощущаете, что Земля вращается вокруг своей оси с бешеной скоростью - примерно 1 700 км/ч на экваторе. Однако скорость вращения не кажется такой уж быстрой, если перевести ее в км/с. Получится 0,5 км/с - едва заметная вспышка на радаре, в сравнении с другими окружающими нас скоростями.
Так же, как и другие планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца. И чтобы удерживаться на своей орбите, она двигается со скоростью 30 км/с. Венера и Меркурий, находящиеся ближе к Солнцу, двигаются быстрее, Марс, орбита которого проходит за орбитой Земли, движется намного медленнее нее.
Но даже Солнце не стоит на одном месте. Наша галактика Млечный Путь - огромная, массивная и тоже подвижная! Все звезды, планеты, газовые облака, частицы пыли, черные дыры, темная материя - все это движется относительно общего центра масс.
По предположениям ученых, Солнце находится на расстоянии 25 000 световых лет от центра нашей галактики и двигается по эллиптической орбите, совершая полный оборот каждые 220–250 млн лет. Получается, что скорость Солнца - около 200–220 км/с, что в сотни раз выше скорости движения Земли вокруг оси и в десятки раз выше скорости ее движения вокруг Солнца. Вот так выглядит движение нашей Солнечной системы.
Стационарна ли галактика? Снова нет. Гигантские космические объекты обладают большой массой, а следовательно, создают сильные гравитационные поля. Дайте Вселенной немного времени (а оно у нас было - примерно 13,8 миллиардов лет), и все начнет двигаться в направлении наибольшего притяжения. Вот почему Вселенная не однородна, а представляет собой галактики и группы галактик.
Что это означает для нас?
Это означает, что Млечный Путь тянут к себе другие галактики и группы галактик, расположенные поблизости. Это означает, что доминируют в этом процессе массивные объекты. И это означает, что не только наша галактика, но и все окружающие испытывают влияние этих «тягачей». Мы все ближе подходим к пониманию того, что происходит с нами в космическом пространстве, но нам все еще не хватает фактов, например:
- каковы были начальные условия, при которых зародилась Вселенная;
- как различные массы в галактике двигаются и изменяются со временем;
- как образовывался Млечный Путь и окружающие галактики и скопления;
- и как это происходит сейчас.
Однако есть трюк, который поможет нам разобраться.
Вселенную наполняет реликтовое излучение с температурой 2,725 К, которое сохранилось со времен Большого Взрыва. Кое-где есть крошечные отклонения - около 100 мкК, но общий температурный фон постоянен.
Это происходит потому, что Вселенная образовалась в результате Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад и до сих пор расширяется и охлаждается.
Через 380 000 лет после Большого Взрыва Вселенная охладилась до такой температуры, что стало возможным образование атомов водорода. До этого фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы: сталкивались с ними и обменивались энергией. По мере остывания Вселенной заряженных частиц стало меньше, а пространства между ними - больше. Фотоны смогли свободно перемещаться в пространстве. Реликтовое излучение - это фотоны, которые были излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли, но избежали рассеяния, так как рекомбинация уже началась. Они достигают Землю сквозь пространство Вселенной, которая продолжает расширяться.
Вы сами можете «увидеть» это излучение. Помехи, которые возникают на пустом канале телевизора, если вы используете простую антенну, похожую на заячьи уши, на 1% вызваны реликтовым излучением.
И все-таки температура реликтового фона не одинакова во всех направлениях. По результатам исследований миссии Planck, температура несколько различается в противоположных полушариях небесной сферы: она немного выше на участках неба южнее эклиптики - около 2,728 K, и ниже в другой половине - около 2,722 K.
Карта микроволнового фона, сделанная при помощи телескопа Planck.
Эта разница почти в 100 раз больше остальных наблюдаемых колебаний температуры реликтового фона, и это вводит в заблуждение. Почему так происходит? Ответ очевиден - эта разница происходит не из-за флуктуаций реликтового излучения, она появляется, потому что есть движение!
Когда вы приближаетесь к источнику света или он приближается к вам, спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону коротких волн (фиолетовое смещение), когда отдаляетесь от него или он от вас - спектральные линии смещаются в сторону длинных волн (красное смещение).
Реликтовое излучение не может быть более или менее энергичным, значит, мы движемся сквозь пространство. Эффект Доплера помогает определить, что наша Солнечная система движется относительно реликтового излучения со скоростью 368 ± 2 км/с, а местная группа галактик, включающая Млечный Путь, галактику Андромеды и галактику Треугольника, движется со скоростью 627 ± 22 км/с относительно реликтового излучения. Это так называемые пекулярные скорости галактик, которые составляют несколько сотен км/с. Помимо них существуют еще космологические скорости, обусловленные расширением Вселенной и рассчитываемые по закону Хаббла.
Благодаря остаточному излучению от Большого Взрыва мы можем наблюдать, что во Вселенной постоянно все движется и изменяется. И наша галактика - лишь часть этого процесса.
Страница 7 из 10
Всегда ли видны солнечные пятна?
Количество пятен на Солнце увеличивается приблизительно через каждые одиннадцать лет. Периоды, когда на Солнце больше всего пятен, называют максимумом солнечной активности. В период минимума (наименьшей) активности солнечные пятна почти не появляются.
Между двумя последовательными максимумами проходит от 7 до 17 лет. Но в среднем принято считать, что периоды наибольшей активности Солнца повторяются через 11 лет. Иногда во время максимума возникает очень много солнечных пятен, а порой их количество невелико. В течение периода активности пятна образуются на разных солнечных широтах. Первые пятна одиннадцатилетнего цикла возникают на юге и на севере примерно на широте 400. В максимуме пятна группируются у 15-го градуса северной и южной широты, а в конце цикла - еще ближе к экватору.
В 1957 году наблюдался самый мощный период активности Солнца, когда порою более 300 пятен «обезображивали» его поверхность. Во время наибольшей активности само Солнце очень неспокойно и производит мощные вспышки излучения. Если вы спросите: почему в эти годы учащаются полярные сияния? почему увеличиваются помехи в радиосвязи? ответ один: сильное солнечное излучение достигло Земли.
Как возникают солнечные пятна?
Обычно солнечные пятна встречаются парами. Оба члена такой пары являются как бы полюсами подковообразного магнита, конечными точками магнитных силовых линий. Из одного пятна линии выходят к поверхности, а в другом входят внутрь Солнца. Магнитное поле появляется задолго до возникновения пятен. Но заявляет о своем существовании лишь тогда, когда начинает препятствовать поступлению тепла из внутренних слоев поверхности Солнца. Области выхода и входа силовых линий при этом охлаждаются. Их мы и различаем на поверхности как темные пятна.
1. Первые пятна очередного цикла возникают у сороковых градусов южной и северной широты.
2. В максимуме пятна расположены уже у 15-го градуса к северу и к югу от экватора.
3. Последние пятна заканчивающегося цикла находятся уже всего на 7 градусов к югу или к северу экватора. А в это же время у 40-го градуса появляются пятна следующего цикла.
1. Между северным и южным полюсами подковообразного магнита существует магнитное поле, которое способно выстраивать цепочки из железных опилок вдоль магнитных силовых линий.
2. На Солнце происходит то же самое явление. На поверхности возникают области с сильным магнитным полем.
3. В местах выхода и входа магнитного поля возникают северный и южный полюса, которые препятствуют выходу потока тепла изнутри. Это приводит к появлению темных пятен.
Что такое солнечные факелы?
Рядом с солнечными пятнами на фотосфере наблюдаются особенно яркие области. Именно поэтому им дали название факелы.
Они примерно на 2000° горячее, чем районы, их окружающие, и часто встречаются по соседству с пятнами. Особенно хорошо видны факелы на краю Солнца.
Над фотосферными факелами расположены хромосферные факелы, особенно горячие и активные области хромосферы. Это красочное явление заслуживает того, чтобы быть изображенным каким-либо художником.
Факелы живут дольше, чем солнечные пятна, и принадлежат к долгоживущим образованиям на поверхности Солнца.
Если бы пять солнечных пятен решили посоревноваться и обежать вокруг Солнца наперегонки, как бегуны на дистанцию 400 м, то через месяц среднее пятно, близкое к экватору, было бы западнее всех. Пятна, расположенные севернее и южнее его, «отстают» из-за более медленного вращения Солнца на высоких широтах.
Если пятно, на которое мы смотрим, расположено примерно в середине солнечного диска, то оно совершит полный оборот вокруг Солнца за 25 дней. Но только через 28 дней мы увидим его опять в середине диска, так как Земля за это время переместится по своей орбите.
Вращается ли Солнце вокруг своей оси?
Земля совершает один оборот вокруг своей оси за неполных 24 часа. За время одного оборота проходят день и ночь. А как бы мог установить длительность одного оборота нашей планеты вокруг своей оси наблюдатель на Луне? Он посчитал бы, например, сколько раз за неделю мимо его взора пройдет Америка. Мы можем поступить точно так же, если хотим определить время вращения Солнца вокруг своей оси. Для этого мы должны определить время обращения большого долгоживущего солнечного пятна. Если каждый день наблюдать группу пятен, то можно заметить, что она движется с востока на запад. Значит, Солнце вращается в эту сторону вокруг своей оси. Кроме того, во вращении Солнца есть одна особенность. На экваторе оборот Солнца завершается быстрее, чем на высоких широтах. Это происходит потому, что Солнце - газовый шар. Земля, например, не может так вращаться: ее твердое тело на всех широтах вращается с одинаковой угловой скоростью.
На экваторе Солнце совершает один оборот за 25 земных суток, на 30-м градусе северной или южной широты - уже за 26,5 суток, на широте 40 градусов - более чем за 27 суток, а в полярных областях один оборот Солнца вокруг своей оси продолжается 30 суток. Если бы Земля вращалась, как Солнце, то в Индонезии сутки длились бы 22 часа, в Берлине - 23, а в Гренландии - 24 часа.
Солнце поворачивается вокруг своей оси за время, примерно равное месяцу. Скорости его оборота на разных широтах отличаются. Такое явление называют дифференциальным движением. С Земли движение Солнца кажется немного замедленным, так как за месяц наша планета проходит часть пути по своей орбите и Солнце должно еще немного повернуться, чтобы «догнать» ее.
ВНЕШНИЕ СЛОИ СОЛНЦА
Что видит человек при полном солнечном затмении?
Над фотосферой - поверхностью Солнца, видимой невооруженным глазом, - расположены другие газовые слои: хромосфера и корона. Они очень горячие, но настолько разреженные, что на фоне плотной и яркой фотосферы мы их обычно не видим. В момент полного солнечного затмения Луна закрывает фотосферу. И тогда несколько минут на фоне темного звездного неба мы наблюдаем удивительную картину: светящийся венец вокруг «черного Солнца». Это внешние слои нашей центральной звезды. Особенно хорошо видны при полном солнечном затмении хромосфера, корона и протуберанцы.
вокруг своей оси сложно отследить. Это из-за того, что день на Солнце зависит от того, о какой части Солнца вы говорите. Запутались? Это и астрономов озадачивает в течение нескольких лет. Давайте взглянем на то, как меняется вращение Солнца вокруг своей оси.
Пятну на экваторе Солнца требуется 24.47 дня для того, чтобы завершить оборот вокруг оси Солнца и возвратиться в то же самое положение. Астрономы называют это сидерическим периодом обращения, что отличается от синодического периода обращения — количества времени, которое требуется для того, чтобы пятно на Солнце повернулось обратно к Земле
Но скорость вращения Солнца вокруг своей оси уменьшается, когда вы приближаетесь к полюсам, поэтому ему на самом деле требуется 38 дней для того, чтобы регионы вокруг полюсов совершили один оборот вокруг оси Солнца.
Вращение Солнца вокруг своей оси видно при наблюдении солнечных пятен
Все солнечные пятна движутся по поверхности Солнца. Это движение является частью повсеместного вращения Солнца вокруг своей оси. Наблюдения также указывают на то, что Солнце не вращается как твердое тело, но оно вращается дифференцировано. Что означает, что оно оборачивается вокруг своей оси быстрее на экваторе и медленнее на полюсах. Газовые гиганты Юпитер
также имеют дифференцированное вращение.
И поэтому астрономы решили измерить скорость вращения Солнца вокруг оси с произвольной позиции 26° от экватора; приблизительно в точке, где мы видим большинство солнечных пятен. В этой точке ему требуется 25.38 дня, чтобы выполнить оборот вокруг оси и вернуться в то же самое место в пространстве.
Астрономы также знали, что внутренняя часть Солнца
вращалась отлично от поверхности. Внутренние регионы, ядро и «лучистая» зона, вращались вокруг оси вместе, как твердое тело. А затем внешние слои, конвективная зона и фотосфера, вращались вокруг оси с другой скоростью.
Солнце и вся Солнечная Система движется по орбите вокруг центра галактики Млечный Путь
Средняя скорость Солнечной Системы 828,000 км/ч. На такой скорости ему потребуется около 230 миллионов лет, чтобы завершить один полный оборот вокруг галактики. Млечный Путь — это спиральная галактика. Полагают, что он состоит из центрального балджа
(галактического центра), 4 основных рукава и несколько более коротких сегмента рукавов. Солнце и остальная часть нашей Солнечной Системы расположена около рукава Ориона, между двумя основными рукавами, Персей (Perseus) и Стрелец (Sagittarius). Диаметр Млечного Пути около 100,000 световых лет, и Солнце расположено в 28,000 световых лет от Галактического Центра. Сравнительно недавно предположили, что Млечный Путь на самом деле спиральная галактика с перемычкой. Что означает, что вместо балджа (пузыря, выпуклости) из газа и звезд в центре, вероятно, есть перемычка из звезд, пересекающая центральный балдж.
Поэтому, когда кто-то спрашивает вас, каков оборот Солнца вокруг своей оси, спросите их, какой части Солнца.
Земля - планета, совершающая повороты вокруг Солнечного светила. Также она совершает движение вокруг собственной оси. Эти повороты сложные, до конца не исследованные. Несмотря на сложности определения вращений, ученым удалось установить, почему ночью бывает темно.
С Земли кажется, что миры вращаются вокруг нас. Если ежедневно в одно и то же время вставать в одном и том же месте, то можно увидеть, как движутся звезды по небу, как проходит Солнце по нему. В такие моменты кажется, что наша планета - центр мироздания.
Вокруг Солнца
Как уже было сказано, всегда происходит вращение Земли вокруг самой яркой звезды нашей солнечной системы, и одновременно совершаются обороты вокруг собственной оси.
Оборот вокруг светила планета совершает за триста шестьдесят пять дней и шесть часов. Чтобы было удобнее считать даты, был введен календарный год, равный 365 дням. И раз в четыре года, когда из шести часов накопится двадцать четыре, добавляется еще один день. Этот год получил название «високосный», а новый день прибавляется к февралю.
При вращении Земли вокруг светила сменяются времена года. Из-за того что планета имеет определенный угол наклона - шестьдесят шесть с половиной градусов, она перемещается в космическом пространстве. Из-за наклонного положения солнечный свет освещает то одну, то другую сторону планеты. Когда в западном полушарии день, в восточном ночь.
Когда лучи Солнца падают под прямым углом на планету, наблюдаются дни равноденствия - день и ночь имеют одинаковую длину. Такое событие бывает дважды в год: в дни весеннего (в марте) и осеннего (в сентябре) равноденствия. Началом лета и зимы считают даты, когда Солнце светит на планету с наибольшей высоты (в июне и декабре).
Обращение земной оси к Солнцу
Во время зимнего солнцестояния земная ось обращается к светилу южным концом. И, соответственно, солнечные лучи падают на южные широты. С этого дня на параллелях южнее экватора дни становятся длинными, а ночи короткими. На южном полярном круге начинает править полярный день.
На всех частях севернее линии экватора дни короче ночи, а на северном полярном круге глубокая ночь.
Полярные круги - это границы полярного дня и ночи, которые продолжаются от одних до 178 суток. На все время полярной ночи Солнце заходит за горизонт. Во время полярного дня Солнце светит и не прячется за горизонтом.
Вращение вокруг себя
Земля вращается вокруг себя, совершая полный оборот за сутки. Планета вращается с востока на запад, поэтому Солнце восходит на востоке и садится на западе.
Повороты планеты вокруг себя позволяют понять, почему ночью бывает темно и светило прячется за горизонтом. Именно появление Солнца и его опускание является причиной смены дня и ночи.
Так почему ночью бывает темно, и где в это время свет? Одна часть планеты постоянно обращена к Солнцу. И на той ее части, куда попадают солнечные лучи, наблюдается день. На противоположной (темной стороне), до которой свет не достает, наблюдается ночь. Во время вращения солнечный свет постепенно проникает на те участки, которые до этого момента были темными, а с тех, где было светло, Солнце уходит. С Земли это явление наблюдается в виде заката и рассвета.
Вращение планеты вокруг себя, во время которого она подставляет поочередно разные участки под солнечные лучи, отсчитывает земные сутки и меняет день на ночь. В то время, когда Солнце не светит на западную часть планеты, оно освещает восточную. Исходя из этого, в первой части будет ночь, а в другой - день. Вот почему ночью бывает темно.
Вращение вокруг галактики
Земля располагается в Солнечной системе, которая находится в галактике Млечный Путь. Свое название она получила за особый внешний вид: на ночном небе она выглядит как разлитое молоко. На самом деле, белая полоса - это скопление миллионов звезд.
Галактика имеет спиралевидную форму. По современным подсчетам, наша Солнечная система находится ближе к краю галактики, в одном из ее рукавов. Она совершает движение по спирали вокруг центра галактики. По подсчетам, полный поворот вокруг центра спираль Млечного Пути совершает примерно за 225 млн лет.
Ученые о галактическом вращении
Ученые считают, что это вращение вокруг центра галактики должно каким-то образом сказываться на нашем существовании и на всех планетах Солнечной системы. Однако данных о том, какие именно события влекут за собой полные обороты, пока нет. Это связано с малым возрастом человечества, исчисляется он всего десятками тысяч лет, а серьезные наблюдения за космосом и происходящими в нем явлениями ученые совершают только несколько столетий.
Вывод
Земля движется вместе с нашей Солнечной системой вокруг центра нашей галактики. Один полный поворот совершается примерно за 225 миллионов лет. Одновременно Земля всегда вращается вокруг нашего светила. Причем, во время вращения планета то удаляется, то приближается к нему. Из-за этого явления люди наблюдают смену времен года. Во время вращения вокруг звезды Земля одновременно совершает повороты относительно своей оси с запада на восток: из-за этого явления день сменяет ночь.