Что мы видим на небе звезды или галактики
Светящаяся точка: звезда или планета?
«Если бы звезды были видны только лишь из одного места Земли, туда бы стекалось больше паломников, чем куда-либо.»
Сенека
Тому, кто не разбирается в астрономии, может показаться, что на звездном небе царит хаос. Между тем ученые давно навели порядок: определили разницу между планетами и звездами, объединили все видимые звезды в созвездия.
Звезды мерцают, а планеты сияют
Еще древние заметили, что на небе есть объекты, непохожие на другие. Пять светящихся точек движутся среди звезд и отличаются от них ровным светом. Это пять видимых невооруженным глазом планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Они находятся к нам гораздо ближе, чем звезды, поэтому мы видим их как диски, а не как мерцающие точки.
Планеты можно наблюдать на небе не только ночью, но и днем. В телескоп — всегда, но бывают дни, когда они видны без оптических приборов. Чаще всего при дневном свете можно увидеть самую яркую из планет Солнечной системы, Венеру. Парадоксально, что Венеру удобнее наблюдать на улицах мегаполисов, а не на открытой местности. Все дело в том, что высотные здания заслоняют Солнце, и его лучи не слепят глаза.
Однажды Наполеон I устроил торжественный парад. Он надеялся, что к нему будут прикованы взоры всех горожан, — но в этот день на небе в полдень сияла великолепная Венера, поэтому все смотрели вверх, а не на блистательного императора
Почему же звезды постоянно мерцают, а планеты сияют ровным светом? Мерцание, дрожание, изменение цвета, вспышки — все эти явления происходят из-за того, что мощный свет далеких звезд проходит через земную атмосферу. Она состоит из разных слоев, которые отличаются плотностью, температурой и коэффициентом преломления: лучи света много раз меняют свое направление, из-за этого мы и наблюдаем мерцание звезд.
Планеты Солнечной системы не так сильно удалены от Земли по сравнению со звездами, они — наши ближайшие соседи. На самом деле, они тоже мерцают, но мерцание это происходит не в одной точке, как у далеких звезд, свет которых доходит до нас в виде пучка, а по всей поверхности. В итоге мы воспринимаем свечение планет как ровное.
Звезды обладают таким мощным свечением, преодолевающим огромные расстояния, потому что в них постоянно происходят термоядерные реакции. Планеты — это твердые тела, они не излучают свет самостоятельно, а только отражают тот, что исходит от звезды, вокруг которой они вращаются.
Созвездия — участки звездного неба
Чтобы как-то ориентироваться на звездном небе, люди еще в глубокой древности разделили его на отдельные созвездия. У разных народов созвездия отличались — не только по названиям, но и по форме. Дело в том, что это разделение неба очень условно: на самом деле, звезды, объединенные в созвездия, никак друг с другом не связаны — какие-то находятся ближе к нам, какие-то очень далеко. Созвездия в привычном для нас виде можно наблюдать только с Земли. Если мы посмотрим на небо с любой другой планеты, картина будет совсем другой.
В наше время, чтобы не возникало путаницы, астрономы утвердили общую для всех стран карту созвездий. Каждая из видимых с Земли звезд входит в одно из 88 созвездий. Границы созвездий четко расчерчены, поэтому разногласий по поводу того, к какому созвездию отнести ту или иную звезду, не возникает. Самое крупное созвездие — это Гидра, самое маленькое — Южный Крест.
Со времен Древней Греции астрономы стали называть звезды в созвездии буквами греческого алфавита. Самой яркой звезде в созвездии присваивалось имя альфа (первая буква алфавита), второй по яркости — бета, и т. д. Но в наше время эти названия не всегда соответствуют уровню яркости. Во-первых, границы созвездий в некоторых случаях изменились, и звезда, которая была в одном созвездии, оказалась в другом. Во-вторых, раньше наблюдения велись невооруженным глазом или с помощью примитивных приборов, и поэтому яркость определялась не очень точно.
Почему космос черный: Вселенная для «чайников»
В столице продолжаются мероприятия, приуроченные к 55-й годовщине первого полета человека в космос. 18 мая открывается выставка «Русский космос». Специально к этому событию мы собрали некоторые интересные факты о Вселенной. Эти, казалось бы, самые обычные вопросы часто задают даже дети. А вот самих взрослых они порой ставят в тупик. Какая температура в космосе, можно ли услышать звук планет и сколько звезд во Вселенной – читайте в нашем материале.
С Земли можно увидеть галактики невооруженным глазом
С Земли невооруженным глазом мы можем увидеть целых четыре галактики: в Северном полушарии видны наш Млечный Путь и Андромеда (М31), а в Южном – Большое и Малое Магеллановы Облака.
Галактика Андромеды – самая крупная из ближайших к нам. А вот если вооружиться достаточно большим телескопом, можно увидеть еще много тысяч галактик. Они будут видны как туманные пятна различной формы.
Глядя на ночное небо, мы смотрим в прошлое
Когда мы смотрим в ночное небо и видим привычные нам звезды, мы действительно заглядываем в прошлое.
Это происходит оттого, что на самом деле мы видим свет, посланный очень далеким объектом много лет назад. Все звезды, которые мы видим с Земли, находятся на расстоянии многих световых лет от нас. И чем звезда дальше, тем дольше добирается до нас ее свет.
Например, галактика Андромеды находится в 2,3 миллиона световых лет от нас. То есть ровно столько идет до нас ее свет. Галактику мы видим такой, какой она на самом деле была 2,3 миллиона лет назад. А наше Солнце мы видим с опозданием в восемь минут.
В космосе не абсолютная тишина
Наши уши воспринимают колебания воздуха, а в космосе из-за безвоздушной среды мы действительно не сможем услышать никаких звуков.
Но это не значит, что их там нет. На самом деле даже разреженный газ или вакуум может проводить неслышный для нашего уха звук очень большой длинной волны. Его источником могут стать столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых.
Слышать такие электромагнитные волны мы, конечно, не можем. А вот у некоторых космических кораблей есть инструменты, способные захватывать радиоизлучение, а ученые, в свою очередь, могут преобразовать его в звуковые волны. Например, здесь мы можем послушать «голос» гиганта Юпитера, сделанный космический аппаратом Кассини в 2001 году.
Какая температура в космосе
На самом деле наше обычное представление о температуре к космическому пространству не совсем применимо. Температура – это состояние вещества, а его в открытом космосе, как известно, практически нет.
Но все же космическое пространство не безжизненно. Оно буквально пронизано излучением от самых разных источников – столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых и многого другого.
Считается, что температура в открытом космосе стремится к абсолютному нулю (минимальному пределу, которое может иметь физическое тело во Вселенной). Абсолютный нуль температуры является началом отсчета шкалы Кельвина или минус 273,15 градуса по Цельсию.
Важную роль в формировании температуры космоса играют планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы, космическая пыль и многое другое. Из-за этого температура может колебаться. Кроме того, вакуум – это отличный теплоизолятор, что-то вроде огромного термоса. А из-за того, что в космосе отсутствует атмосфера, предметы в нем нагреваются очень быстро.
Например, температура тела, помещенного в космосе вблизи Земли и находящегося под лучами Солнца, может повыситься до 473 градусов Кельвина, или почти 200 по Цельсию. То есть космос может быть и горячим, и холодным, смотря в какой его точке измерять.
Космос не черный
Хотя все мы видим черное ночное небо, а голубой цвет днем – это из-за атмосферы нашей планеты. Казалось бы, все просто: космос черный, потому что там темно. Но как же звезды? Ведь на самом деле их так много, что космос должен быть пронизан их светом.
С Земли мы не видим звезд повсюду, потому что свет многих из них просто не может до нас добраться. Кроме того, наша Солнечная система находится в относительно тихом, довольно скучном и темном месте галактики. И звезды здесь разбросаны очень далеко друг от друга. Ближайшая к нашей планете – Проксима Центавра находится аж в 4,22 световых года от Земли. Это в 270 тысяч раз дальше Солнца.
На самом деле если рассмотреть космос во всем диапазоне электромагнитных излучений, то он ярко излучает в основном радиоволны от разных астрономических объектов. Если бы наши глаза могли их видеть, то мы жили бы в значительно более яркой Вселенной. Но сейчас нам кажется, что мы обитаем в полной темноте.
Самая большая звезда во Вселенной
Конечно, речь идет о самой большой известной нам звезде. По оценкам ученых, Вселенная содержит более 100 миллиардов галактик, каждая из которых, в свою очередь, содержит от нескольких миллионов до сотен миллиардов звезд. Нетрудно догадаться, что в них могут существовать такие гиганты, о которых мы даже не подозреваем.
Оказалось, что вопрос, какая звезда самая большая, неоднозначен даже для самих ученых. Поэтому расскажем о трех известных на данный момент гигантах. Довольно долго самой большой звездой считалась VY в созвездии Большого Пса. Ее радиус – от 1300 до 1540 радиусов Солнца, а диаметр – около двух миллиардов километров. Для сравнения, диаметр Солнца – 1,392 миллиона километров. Если представить наше светило как шар в один сантиметр, то диаметр VY составит 21 метр.
Самая массивная из известных звезд – R136a1 в Большом Магеллановом Облаке. Это трудно представить, но звезда весит как 256 Солнц. Она же самая яркая из всех. Этот голубой гипергигант светит ярче нашей звезды в десять миллионов раз. А вот по своим размерам R136a1 далеко не самая крупная. Несмотря на впечатляющую яркость, увидеть ее с Земли невооруженным глазом не получится, потому что она находится в 165 тысячах световых лет от нас.
В настоящее время лидер списка огромности – красный гипергигант NML Лебедя. Радиус этой звезды ученые оценивают в 1650 радиусов нашего светила. Чтобы лучше себе представить этого сверхгиганта, поместим звезду в центр нашей Солнечной системы вместо Солнца. Она займет собой все космическое пространство до орбиты Юпитера.
Большую часть планет Солнечной системы можно увидеть без телескопа
В подходящее для этого время с Земли мы можем наблюдать Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Эти планеты были открыты еще во времена античности.
Далекий Уран тоже иногда различим невооруженным глазом с Земли. Но до его открытия планету принимали просто за тусклую звезду. О существовании Урана, Нептуна и Плутона из-за большой их удаленности ученые узнали только с помощью телескопа. С Земли невооруженным глазом мы не сможем увидеть только Нептун и Плутон, который, правда, больше не считается планетой.
Жизнь не только на Земле?
В Солнечной системе есть еще одно небесное тело, на котором ряд ученых все-таки допускают наличие жизни. Пусть даже в самых примитивных формах. Это спутник Сатурна Титан.
На Титане находится большое количество озер. Правда, искупаться в них не получится: в отличие от земных, они наполнены жидкими метаном и этаном.
Тем не менее Титан считается похожим на Землю в самом начале ее развития. Из-за этого некоторые ученые полагают, что в подземных водоемах спутника Сатурна могут существовать простейшие формы жизни.
Как мы можем видеть галактики в нашем небе, но не близлежащие планеты?
Мы можем видеть изображения с высоким разрешением галактик, находящихся на расстоянии тысяч световых лет, но не планет этих далеких галактик. Это потому, что далекие галактики астрономически больше и ярче планет!
Галактика, как вы, возможно, уже знаете, представляет собой массивную коллекцию (в миллиарды) звезд, планет, пыли и газа. Мы живем на планете Земля, которая находится в одной из многих солнечных систем, расположенных в галактике под названием Млечный Путь. Как и наша родная галактика, во Вселенной есть много других галактик.
Галактика Андромеда, например, ближайшая к нашей родной галактике. Несмотря на колоссальное расстояние в 2,5 миллиона световых лет, эта галактика настолько велика, что это самое далекое, что люди могут видеть невооруженным глазом.
Несмотря на огромное расстояние, мы можем увидеть ее в ночном небе (при условии, что вы находитесь в нужном месте в нужное время).
Учитывая это, кажется странным, что мы не можем видеть планеты, которые находятся всего в нескольких световых годах от Земли. Фактически, мы почти не видим планеты в нашей солнечной системе!
Почему мы можем видеть далекие галактики?
Мы можем видеть далекие галактики, независимо от того, как далеко они находятся, по двум основным причинам:
Хотя галактики действительно далеки от нашей планеты (и Солнечной системы), они, несомненно, массивны. Наш Млечный Путь, вероятно, состоит из 100–400 миллиардов звезд и имеет диаметр около 100 000 световых лет.
Итак, как вы понимаете, галактики очень большие, поэтому мы можем видеть их с Земли.
Галактики не только массивны, но и очень ярки благодаря миллиардам и миллиардам звезд, которые они содержат. Вот почему они такие яркие и блестящие, что помогает нам видеть их в ночном небе.
Почему мы не можем видеть планеты, если можем видеть далекие галактики?
Одна вещь, которую мы часто упускаем из виду, когда говорим о планетах и галактиках, это то, насколько смехотворно маленькие планеты по сравнению с галактиками.
Если бы галактика была баскетбольным мячом, то планета была бы в миллион раз меньше, как одна пылинка, прилипшая к этому баскетбольному мячу; на самом деле, она была бы еще меньше.
Мы не можем видеть планеты (за пределами нашей Солнечной системы) всего в нескольких световых годах от нас, потому что планеты слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с такого расстояния. К тому же планеты неяркие. Они просто отражают свет, падающий на их поверхность, и этот свет слишком тусклый, чтобы его можно было наблюдать с Земли. Вот почему мы не можем видеть планеты за пределами нашей солнечной системы.
Подумайте об этом так: вы легко можете увидеть холм, который вырисовывается в 10-15 километрах от вашего дома, но можете ли вы увидеть крупицу сахара, лежащую всего в нескольких метрах от ваших глаз?
Точно так же далекая галактика видна нам невооруженным глазом, но ближайшая планета не видна вообще, поскольку последняя слишком крошечная и слишком тусклая, чтобы ее можно было наблюдать с Земли.
Обратите внимание, что мы можем видеть планеты гораздо ближе к дому, например, в нашей собственной Солнечной системе. Эти планеты видны в разное время года и в разных местах неба в зависимости от того, где на Земле вы живете. Например, Венера почти всегда находится на небе и выглядит как большая серебристая звезда.
Почему мы видим созвездия веками?
Когда мы смотрим на небо ночью и видим знакомые созвездия, то все должны понимать, что точно так же, смотрели на небо наши деды и прадеды. И, видели они, то же самое, что видим и мы!
Потому что мы все находимся в одной субстанции, которая имеет закономерное движение.
То, мы все люди, двигаемся вместе с планетой в одном направлении. Нас на планете семь миллиардов в одной субстанции, которая движется по своим законам.
(пост от 2012 года. Смотрим картинку полёта планет). Ссылка внизу в комментариях. Автор.
Возьмите пластинку, нарисуйте на ней круг, это будет Солнечная система. Вокруг него нарисуйте звёзды нашего неба. Теперь раскручивайте пластинку. Вот так вместе с субстанцией и вращаются звёзды Галактики.
Мой рисунок поможет Вам понять это.
Благодаря невидимой субстанции частиц в космосе, которые «цементируют» все созвездия на небосклоне, Мы с Вами видим одни и те же созвездия, что и видели наши далёкие предки! Что же это за частицы? Эфир? Тёмная материя? Может, что-то другое?
Думаю, да, это другое! Нечто другое! Это как в дорожном движении на планете Земля. Это ПРАВИЛО! Сравните с правилом дорожного движения. Если бы Вселенная не соблюдало бы его, то катастроф в космосе было бы больше. А, так все звёзды и планеты движутся по строгому правилу.
Которое «цементирует» общее строение самой Вселенной, а в частности, нашей Галактики!
Получается, правило, или эфир, или тёмная материя, или нечто, что ещё даже не упоминается, но присутствует в виде порядка, закона, правила. Разум!
Мы с Вами капля, а вокруг нас океан!
Оставлю этот вопрос Вам. Каждый имеет личное право ответить на него по-своему. Удачи Вам, в познании и, освоении космоса.
ВИДИМ ЛИ МЫ ВСЕЛЕННУЮ?
Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН, действительный член Российской академии естественных наук
Странный, казалось бы, вопрос. Разумеется, мы видим и Млечный Путь и другие, более близкие к нам звезды Вселенной. Но вопрос, поставленный в заглавии статьи, на самом-то деле не так уж прост, а потому постараемся разобраться в этом.
Яркое Солнце днем, Луна и звездная россыпь на ночном небе всегда привлекали к себе внимание человека. Судя по наскальным рисункам, на которых древнейшие живописцы запечатлели фигуры наиболее приметных созвездий, уже тогда люди, по крайней мере наиболее любознательные из них, вглядывались в таинственную красоту звездного неба. И уж конечно проявляли интерес к восходу и заходу Солнца, к загадочным изменениям вида Луны. Вероятно, так зарождалась «примитивно-созерцательная» астрономия. Произошло это на много тысяч лет раньше, чем возникла письменность, памятники которой стали для нас уже документами, свидетельствующими о зарождении и развитии астрономии.
В начале 2002 года американские ученые «пообщались» со своей автоматической межпланетной станцией «Пионер-10», которая была запущена 30 лет назад и успела улететь от Солнца на расстояние 12 млрд километров. Ответ на радиосигнал, посланный с Земли, пришел через 22 ч 06 мин (при скорости распространения радиоволн около 300 000 км/сек). Учитывая сказанное, «Пионеру-10» еще долго придется лететь до «границ» Солнечной системы (конечно, достаточно условных!). А дальше он полетит к ближайшей на его пути звезде Альдебаран (самая яркая звезда в созвездии Тельца). Туда «Пионер-10», возможно, домчится и доставит заложенные в нем послания землян только через 2 млн лет.
От Альдебарана нас отделяют не менее 70 световых лет. А расстояние до самой близкой к нам звезды (в системе a Центавра) всего 4,75 светового года. Сегодня даже школьникам надлежит знать, что такое «световой год», «парсек» или «мегапарсек». Это уже вопросы и термины звездной астрономии, которой не только во времена Коперника, но и много позже просто не существовало.
Почти все открытые галактики удается рассмотреть лишь на фотографиях, полученных с помощью современных наземных телескопов-гигантов или космических телескопов. Применение радиотелескопов и радиоинтерферометров помогло существенно дополнить оптические данные. Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли завесу над тайной процессов, происходящих в ядрах галактик и в квазарах (самых далеких из известных ныне объектов нашей Вселенной, почти неотличимых от звезд на фотографиях, полученных с помощью оптических телескопов).
В чрезвычайно огромном и практически скрытом от глаз мегамире (или в Метагалактике) удалось открыть его важные закономерности и свойства: расширение, крупномасштабную структуру. Все это несколько напоминает другой, уже открытый и во многом разгаданный микромир. Там исследуются совсем близкие к нам, но тоже невидимые кирпичики мироздания (атомы, адроны, протоны, нейтроны, мезоны, кварки). Познав устройство атомов и закономерности взаимодействия их электронных оболочек, ученые буквально «оживили» Периодическую систему элементов Д. И. Менделеева.
Самое важное то, что человек оказался способным открыть и познать непосредственно не воспринимаемые им миры различных масштабов (мегамир и микромир).
В этом контексте астрофизика и космология вроде бы не оригинальны. Но тут мы приближаемся к самому интересному.
Казалось бы, пора и успокоиться, поскольку современная картина строения и эволюции Метагалактики в общих чертах создана. Однако, во-первых, она таит в себе много принципиально нового, ранее неведомого для нас, а во-вторых, не исключено, что кроме нашей Метагалактики есть и другие мини-вселенные, образующие пока еще гипотетическую Большую Вселенную.
Может быть, на этом стоит пока остановиться. Потому что нам бы сейчас, как говорится, со своей Вселенной разобраться. Дело в том, что она в конце ХХ века преподнесла астрономии большой сюрприз.
Тем, кто интересуется историей физики, известно, что в начале ХХ века некоторым великим физикам показалось, будто бы их титанический труд завершен, ибо все главное в этой науке уже открыто и исследовано. Правда, на горизонте оставалась пара странных «облачков», но мало кто предполагал, что они вскоре «обернутся» теорией относительности и квантовой механикой. Неужели что-то подобное ожидает астрономию?
Вполне вероятно, потому что наша Вселенная, наблюдаемая с помощью всей мощи современных астрономических инструментов и вроде бы уже довольно основательно изученная, может оказаться лишь вершиной вселенского айсберга. А где же его остальная часть? Как могло возникнуть столь дерзкое предположение о существовании еще чего-то громадного, материального и совершенно доселе неизвестного?
По наиболее смелым оценкам, все то, что мы наблюдаем и учитываем во Вселенной (звезды, газово-пылевые комплексы, галактики и т. д.), составляет лишь 5 процентов от массы, которая «должна была бы быть» по расчетам, основанным на законах гравитации. Эти 5 процентов включают весь известный нам мегамир от пылинок и распространенных в космосе атомов водорода до сверхскоплений галактик. Некоторые астрофизики относят сюда даже всепроникающие нейтрино, считая, что, несмотря на их небольшую массу покоя, нейтрино своим бессчетным количеством вносят определенный вклад все в те же 5 процентов.
Дальнейшие исследования в области физики покажут, какие элементарные частицы кроме тех, которые состоят из кварков (барионы, мезоны и др.) или являются бесструктурными (например, мюоны), могут существовать в природе. Разгадать эту загадку будет, вероятно, легче, если объединить силы физиков, астрономов, астрофизиков, космологов. Немалые надежды возлагаются на данные, которые могут быть получены уже в ближайшие годы в случае успешных запусков специализированных космических аппаратов. Например, планируется запустить космический телескоп (диаметр 8,4 метра). Он сможет зарегистрировать огромное число галактик (до 28-й звездной величины; напомним, что невооруженным глазом видны светила до 6-й звездной величины), а это позволит построить карту распределения «скрытой массы» по всему небу. Из наземных наблюдений тоже можно извлечь определенную информацию, поскольку «скрытое вещество», обладая большой гравитацией, должно искривлять лучи света, идущие к нам от далеких галактик и квазаров. Обрабатывая на компьютерах изображения таких источников света, можно зарегистрировать и оценить невидимую гравитирующую массу. Подобного рода обзоры отдельных участков неба уже сделаны. (См. статью академика Н. Кардашева «Космология и проблемы SETI», недавно опубликованную в научно-популярном журнале президиума РАН «Земля и Вселенная», 2002, № 4.)