Ви сидите, стоїте або лежите, читаючи цю статтю, і не відчуваєте, що Земля обертається навколо своєї осі з шаленою швидкістю – приблизно 1700 км/год на екваторі. Однак швидкість обертання не здається такою вже швидкою, якщо перевести її в км/с. Вийде 0,5 км/с - ледь помітний спалах на радарі, в порівнянні з іншими навколишніми швидкостями.
Як і інші планети Сонячної системи, Земля обертається навколо Сонця. І щоб утримуватись на своїй орбіті, вона рухається зі швидкістю 30 км/с. Венера і Меркурій, що знаходяться ближче до Сонця, рухаються швидше, Марс, орбіта якого проходить за орбітою Землі, рухається набагато повільніше за неї.
Але навіть Сонце не стоїть на одному місці. Наша галактика Чумацький Шлях - величезна, масивна і рухлива! Всі зірки, планети, газові хмари, частинки пилу, чорні дірки, темна матерія- Усе це рухається щодо загального центру мас.
За припущеннями вчених, Сонце знаходиться на відстані 25 000 світлових років від центру нашої галактики і рухається еліптичною орбітою, здійснюючи повний оборот кожні 220-250 млн років. Виходить, що швидкість Сонця - близько 200-220 км/с, що в сотні разів вище швидкості руху Землі навколо осі і в десятки разів вище швидкості її руху навколо Сонця. Ось так виглядає рух нашої Сонячної системи.
Чи стаціонарна галактика? Знову ні. Гігантські космічні об'єктимають великою масою, а отже, створюють сильні гравітаційні поля. Дайте Всесвіту небагато часу (а воно у нас було – приблизно 13,8 мільярдів років), і все почне рухатися у напрямку найбільшого тяжіння. Ось чому Всесвіт не однорідний, а являє собою галактики та групи галактик.
Це означає, що Чумацький Шлях тягне до себе інші галактики та групи галактик, розташовані поблизу. Це означає, що домінують у процесі масивні об'єкти. І це означає, що не лише наша галактика, а й усі оточуючі зазнають впливу цих «тягачів». Ми все ближче підходимо до розуміння того, що відбувається з нами у космічному просторі, але нам все ще не вистачає фактів, наприклад:
Однак є трюк, який допоможе нам розібратися.
Всесвіт наповнює реліктове випромінювання з температурою 2725 К, яке збереглося з часів Великого Вибуху. Де-не-де є крихітні відхилення - близько 100 мкК, але загальний температурний фон постійний.
Це відбувається тому, що Всесвіт утворився в результаті Великого Вибуху 13,8 мільярдів років тому і досі розширюється та охолоджується.
Через 380 000 років після Великого Вибуху Всесвіт охолоне до такої температури, що стало можливим утворення атомів водню. До цього фотони постійно взаємодіяли з рештою частинок плазми: стикалися з ними та обмінювалися енергією. У міру остигання Всесвіту заряджених частинок поменшало, а простору між ними - більше. Фотони змогли вільно переміщатися у просторі. Реліктове випромінювання - це фотони, які випромінювали плазмою у бік майбутнього розташування Землі, але уникли розсіювання, оскільки рекомбінація вже почалася. Вони досягають Землю крізь простір Всесвіту, який продовжує розширюватися.
Ви самі можете побачити це випромінювання. Перешкоди, які виникають на порожньому каналі телевізора, якщо ви використовуєте просту антену, схожу на вуха заячі, на 1% викликані реліктовим випромінюванням.
Проте температура реліктового фону не однакова в усіх напрямках. За результатами досліджень місії Planck, температура дещо відрізняється в протилежних півкулях небесної сфери: вона трохи вища на ділянках неба на південь від екліптики - близько 2,728 K, і нижче в іншій половині - близько 2,722 K.
Мапа мікрохвильового фону, зроблена за допомогою телескопа Planck. Ця різниця майже в 100 разів більша за інші коливання температури реліктового фону, що спостерігаються, і це вводить в оману. Чому так відбувається? Відповідь очевидна – ця різниця відбувається не через флуктуації реліктового випромінювання, вона з'являється, бо є рух!
Коли ви наближаєтеся до джерела світла або він наближається до вас, спектральні лінії у спектрі джерела зміщуються у бік коротких хвиль (фіолетове зміщення), коли віддаляєтеся від нього або він від вас - спектральні лінії зміщуються у бік довгих хвиль (червоне зміщення).
Реліктове випромінювання може бути більш-менш енергійним, отже, ми рухаємося крізь простір. Ефект Доплера допомагає визначити, що наша Сонячна система рухається щодо реліктового випромінювання зі швидкістю 368 ± 2 км/с, а місцева група галактик, що включає Чумацький Шлях, галактику Андромеди та галактику Трикутника, рухається зі швидкістю 627 ± 22 км/с щодо реліктового. Це звані пекулярні швидкості галактик, які становлять кілька сотень км/с. Крім них існують ще космологічні швидкості, зумовлені розширенням Всесвіту і розраховуються за законом Хаббла.
Завдяки залишковому випромінюванню від Великого Вибуху ми можемо спостерігати, що у Всесвіті постійно рухається і змінюється. І наша галактика – лише частина цього процесу.
Дуже радимо з ним познайомитись. Там ви знайдете багато нових друзів. Крім того, це найбільш швидкий та дієвий спосіб зв'язатися з адміністраторами проекту. Продовжує працювати розділ Оновлення антивірусів – завжди актуальні безкоштовні оновлення для Dr Web та NOD. Чи не встигли щось прочитати? Повний зміст рядка , що біжить , можна знайти за цим посиланням .
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.
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 «зіркового міста» – Галактики. Відстань між сусідніми зірками в середньому дорівнює тисячам мільярдів кілометрів (6*1013 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.
Орбіта Сонця
У центрі Галактики, мабуть, розташовується надмасивна Чорна діра(Стрілець A*) (близько 4,3 мільйона сонячних мас) навколо якої, імовірно, обертається чорна діра середньої маси від 1000 до 10 000 мас Сонця та періодом обігу близько 100 років та кілька тисяч порівняно невеликих. Їхня спільна гравітаційна дія на сусідні зірки змушує останні рухатися незвичайними траєкторіями. Існує припущення, що більшість галактик мають 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.
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 або хоча б 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 пк3.
Модель нашої Галактики
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.
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 = 270 °, = 30 °.
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: = 265°, = 21°.
Швидкість руху Сонця щодо найближчих зірок та 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%.
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 (= 258 °, = -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 - = 318 °, = 48 °. Оскільки це рух звернення, апекс зміщується і 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».
Швидкість руху Сонця у Галактиці щодо центру Галактики
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 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.
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 галактик близько 100 км/сек приблизно у напрямку Андромеда/Ящірка (l = 100, b = -4, = 333, = 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.
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.
Швидкість руху Галактики Чумацький Шлях до скупчення Діви
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 є 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.
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 напрямі =11,6 =-12 .
Такі виміри показали також і іншу важливу річ: усі галактики у 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 швидкістю.
Для Місцевої групи галактик вона становить 600-650 км/сек із апексом у сузір'ї Гідра (=166, =-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 Атрактором- від 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.
Швидкість руху Галактики у Всесвіті. На Великий Атрактор!
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 тяжіннясузір'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.
Ви сидите, стоїте або лежите, читаючи цю статтю, і не відчуваєте, що Земля обертається навколо своєї осі з шаленою швидкістю – приблизно 1700 км/год на екваторі. Однак швидкість обертання не здається такою вже швидкою, якщо перевести її в км/с. Вийде 0,5 км/с - ледь помітний спалах на радарі, в порівнянні з іншими навколишніми швидкостями.
Як і інші планети Сонячної системи, Земля обертається навколо Сонця. І щоб утримуватись на своїй орбіті, вона рухається зі швидкістю 30 км/с. Венера і Меркурій, що знаходяться ближче до Сонця, рухаються швидше, Марс, орбіта якого проходить за орбітою Землі, рухається набагато повільніше за неї.
Але навіть Сонце не стоїть на одному місці. Наша галактика Чумацький Шлях - величезна, масивна і рухлива! Усі зірки, планети, газові хмари, частинки пилу, чорні дірки, темна матерія – все це рухається щодо загального центру мас.
За припущеннями вчених, Сонце знаходиться на відстані 25 000 світлових років від центру нашої галактики і рухається еліптичною орбітою, здійснюючи повний оборот кожні 220-250 млн років. Виходить, що швидкість Сонця - близько 200-220 км/с, що в сотні разів вище швидкості руху Землі навколо осі і в десятки разів вище швидкості її руху навколо Сонця. Ось так виглядає рух нашої Сонячної системи.
Чи стаціонарна галактика? Знову ні. Гігантські космічні об'єкти мають велику масу, а отже, створюють сильні гравітаційні поля. Дайте Всесвіту небагато часу (а воно у нас було – приблизно 13,8 мільярдів років), і все почне рухатися у напрямку найбільшого тяжіння. Ось чому Всесвіт не однорідний, а являє собою галактики та групи галактик.
Це означає, що Чумацький Шлях тягне до себе інші галактики та групи галактик, розташовані поблизу. Це означає, що домінують у процесі масивні об'єкти. І це означає, що не лише наша галактика, а й усі оточуючі зазнають впливу цих «тягачів». Ми все ближче підходимо до розуміння того, що відбувається з нами у космічному просторі, але нам все ще не вистачає фактів, наприклад:
Однак є трюк, який допоможе нам розібратися.
Всесвіт наповнює реліктове випромінювання з температурою 2725 К, яке збереглося з часів Великого Вибуху. Де-не-де є крихітні відхилення - близько 100 мкК, але загальний температурний фон постійний.
Це відбувається тому, що Всесвіт утворився в результаті Великого Вибуху 13,8 мільярдів років тому і досі розширюється та охолоджується.
Через 380 000 років після Великого Вибуху Всесвіт охолоне до такої температури, що стало можливим утворення атомів водню. До цього фотони постійно взаємодіяли з рештою частинок плазми: стикалися з ними та обмінювалися енергією. У міру остигання Всесвіту заряджених частинок поменшало, а простору між ними - більше. Фотони змогли вільно переміщатися у просторі. Реліктове випромінювання - це фотони, які випромінювали плазмою у бік майбутнього розташування Землі, але уникли розсіювання, оскільки рекомбінація вже почалася. Вони досягають Землю крізь простір Всесвіту, який продовжує розширюватися.
Ви самі можете побачити це випромінювання. Перешкоди, які виникають на порожньому каналі телевізора, якщо ви використовуєте просту антену, схожу на вуха заячі, на 1% викликані реліктовим випромінюванням.
Проте температура реліктового фону не однакова в усіх напрямках. За результатами досліджень місії Planck, температура дещо відрізняється в протилежних півкулях небесної сфери: вона трохи вища на ділянках неба на південь від екліптики - близько 2,728 K, і нижче в іншій половині - близько 2,722 K.
Мапа мікрохвильового фону, зроблена за допомогою телескопа Planck. Ця різниця майже в 100 разів більша за інші коливання температури реліктового фону, що спостерігаються, і це вводить в оману. Чому так відбувається? Відповідь очевидна – ця різниця відбувається не через флуктуації реліктового випромінювання, вона з'являється, бо є рух!
Коли ви наближаєтеся до джерела світла або він наближається до вас, спектральні лінії у спектрі джерела зміщуються у бік коротких хвиль (фіолетове зміщення), коли віддаляєтеся від нього або він від вас - спектральні лінії зміщуються у бік довгих хвиль (червоне зміщення).
Реліктове випромінювання може бути більш-менш енергійним, отже, ми рухаємося крізь простір. Ефект Доплера допомагає визначити, що наша Сонячна система рухається щодо реліктового випромінювання зі швидкістю 368 ± 2 км/с, а місцева група галактик, що включає Чумацький Шлях, галактику Андромеди та галактику Трикутника, рухається зі швидкістю 627 ± 22 км/с щодо реліктового. Це звані пекулярні швидкості галактик, які становлять кілька сотень км/с. Крім них існують ще космологічні швидкості, зумовлені розширенням Всесвіту і розраховуються за законом Хаббла.
Завдяки залишковому випромінюванню від Великого Вибуху ми можемо спостерігати, що у Всесвіті постійно рухається і змінюється. І наша галактика – лише частина цього процесу.
Оскільки маси нейтрального водню, що простягаються вздовж променя зору, знаходяться в різних місцяхГалактики і мають різну променеву швидкість, їх випромінювання, внаслідок ефекту Доплера по-різному зміщені щодо довжини хвилі 21 см. Емісійна лінія розширюється і для кожного напряму набуває особливої форми, що відображає всі променеві рухи нейтрального водню, що відбуваються в цьому напрямку.
В даний час розроблено метод визначення закону обертання всієї маси нейтрального водню Галактики за сукупністю профілів його емісійної лінії 21 см для різних напрямків. Цей метод в даний час дає найбільш надійні дані про закон обертання нашої зіркової системи, тобто дані про те, як змінюється кутова швидкість обертання системи в міру віддалення від центру Галактики до її околиць.
Результати такого визначення, виконаного І. В. Петровською, Б. І. Фесенком та автором цієї книги за профілями ліній, отриманими голландськими та австралійськими астрономами, наведено на рис. 9. Для Центральних областей Галактики кутову швидкість обертання поки що визначити не вдається. Як видно, кутова швидкість обертання Галактики зменшується в міру віддалення від її центру спочатку швидко, потім повільніше. На відстані 8 кпс від центру кутова швидкість дорівнює О' ,0061 на рік. Це відповідає періоду обігу 212 млн років. У районі Сонця (10 кцс від центру. Галактики) кутова швидкість дорівнює 0'0047 на рік. період обігу 275 млн. Років. Зазвичай саме цю величину – період звернення Сонця разом із навколишніми зірками біля центру нашої зіркової системи – вважають періодом обертання Галактики та називають галактичним роком. Але треба розуміти, що загального періоду обертання для Галактики немає, вона обертається не як тверде тіло.
Закон зміни лінійної швидкості обертання, що дорівнює добутку кутової швидкості на відстань від центру, стає ясним з рис. 10. У районі Сонця швидкість дорівнює 220 км/с. Це означає, що у своєму русі навколо центру Галактики Сонце та навколишні зірки пролітають за секунду 220 км.
Явище обертання Галактики виявили й до застосування радіометодів. Перші, дослідження, присвячені цьому питанню, належали астроному Казанської обсерваторії М.А.Ковальському, що у 1860г. дав математичне обґрунтування методу та отримав необхідні робочі формули. Однак через відсутність у той час необхідних спостережних даних Ковальський не використовував виведені ним формули.
У 1927 р. голландський астроном Оорт вивів аналогічні формули і, використовуючи спостережний матеріал, що накопичився на той час, отримав впевнені дані про обертання Галактики. Найбільш загальний метод дослідження в обертанні нашої зіркової системи розробив у 1932 р. радянський астроном К. Ф. Огородніков.
Основна ідея методу полягає в тому, що зіркова система повинна обертатися не так, як тверде тіло: не подібно до патефонної пластинки, всі точки якої описують коло в один і той же проміжок часу, а подібно до рідини, що обертається в тазу - кутова швидкість обертання зменшується з видаленням від центру.
Прикладом такого обертання є обертання Сонячної системи. Всі тіла цієї системи - великі та малі планети, більшість комет та метеорні тіла -
звертаються навколо Сонця щодо одного напрямі. Тому можна говорити про обертання всієї Сонячної системи загалом, але при цьому періоди звернень окремих тіл різні. Згідно з третім законом Кеплера вони пропорційні великим півосям орбіт, зведеним у ступінь 5/2. Це означає, що кутова швидкість обертання Сонячної системи швидко падає із віддаленням від Сонця.
Припустимо, що Галактика обертається і кутова швидкість, з якою обертаються зірки, зменшується зі збільшенням відстані від центру Галактики, хоч і не обов'язково за законом Кеплера. Рис 11 показує, що в цьому випадку обертання Галактики повинне певним чином відбитися на променевих швидкостях навколишніх зірок, що лежать у площині Галактики. На цьому малюнку буквою £ позначено Сонце, а цифрами – вісім сусідніх зірок. Згідно з нашим припущенням зірки 7, 8, будучи ближче розташовані до центру Галактики, повинні рухатися швидше, ніж зірки 1% 5 і Сонце, а останні своєю чергою швидше зірок 2, 3, 4, Зірка 1 рухається, з такою ж швидкістю, що і Сонце, тому ефект галактичного обертання ні позначитися її променевої швидкості. Інша справа зірка 2. Вона рухається повільніше за Сонце, Сонце її наганяє, відстань між ними зменшується, тому внаслідок обертання Галактики зірка матиме променеву швидкість, спрямовану до нас, тобто негативну променеву швидкість. Зірку 3 Сонце теж обганяє, але їхнє взаємне становище таке, що при цьому відстань між ними не змінюється. Це означає, що на променевій швидкості зірки галактичне обертання не позначиться. Від зірки 4 Сонце йде, відстань між ними зростає, отже, галактичне обертання надає зірці 4 променеву швидкість, спрямовану від нас, тобто позитивну променеву швидкість. Продовжуючи міркування, ми прийдемо до висновку, що на променеві швидкості зірок 5 і 7 галактичне обертання не вплине, зірки 6 воно викличе негативну, а у зірки 8 позитивну променеві швидкості. Всі напрямки променевих швидкостей, що викликаються тим, що Галактика обертається не як тверде тіло.
Спостереження показують, що такий хід променевих швидкостей, як у рис. 11, насправді спостерігається у зірок. Величини променевих швидкостей і ступінь їхньої змінності в різних напрямках дозволили дізнатися основні дані про обертання Галактики на околицях Сонця. Виходить, що період обертання Галактики в районі Сонця дорівнює приблизно 275 млн. років, а області, розташовані від центру Галактики далі Сонця, роблять оборот повільніше: період обертання зростає на 1 млн. років зі збільшенням відстані від центру Галактики приблизно на 30 не. Аналогічні результати дає вивчення своїх рухів сусідніх зі Сонцем зірок. Ці дані добре узгоджуються з результатами, одержаними за допомогою радіометодів.
Така взаємоперевірка різних методів є надзвичайно важливою. Вона повністю підтверджує правильність розроблених методів та вірність наших уявлень. Адже у трьох методах використовується зовсім різний матеріал. Променеві швидкості зірок отримані по зсувах ліній у спектрах. Власні рухи отримані зі зміщення їх зображень на двох платівках, знятих з проміжком часу кілька десятків років. Нарешті, профілі ліній нейтрального водню визначені з допомогою радіотелескопів, налаштованих довжину хвилі 21 див.
Оскільки всіма трьома методами, виходять практично однакові характеристики обертання Галактики в районі Сонця, це означає не тільки підтвердження реальності цього обертання, але також і доказ справедливості наших припущень про те, що зсув ліній у спектрах зірок викликається променевою швидкістю зірок, а видиме зміщення зірок на небі - швидкістю, перпендикулярною до променя зору, що складний профіль лінії нейтрального водню викликаний різним періодом обертання навколо центру Галактики мас водню, що є на шляху зору. Але променеві швидкості та власні рухи зірок дозволяють отримати характеристики обертання Галактики тільки для околиць Сонця. Кутові швидкості обігу інших областей нашої зіркової системи, ближчих до центру, або більш далеких, ніж Сонце, променевими швидкостями або власними рухами визначаються дуже не впевнено. Це з тим, що світло далеких зірок, які у площині Галактики, сильно поглинається темної пилової матерією.
Порівняємо швидкості всіх вивчених космічних рухів, у яких бере участь людина:
швидкість обертання Землі навколо осі - на екваторі близько 0,5 км/с, інших широтах менше 0,5 км/с;
швидкість руху Землі навколо спільного з Місяцем центру інерції – близько 0,013 км/с;
швидкість руху Землі навколо Сонця – близько 30 км/с;
швидкість руху Сонячної системи по відношенню до навколишніх зірок – близько 20 км/с;
швидкість руху Сонячної системи та навколишніх зірок навколо центру Галактики – близько 220 км/с.
Очевидно, швидкість звернення біля центру Галактики істотно перевищує швидкості інших космічних рухів. Вона, звичайно, набагато більша і швидкостей усіх інших рухів, які може здійснювати людина. Тому можна сказати, що наш основний рух - це участь у обертанні біля центру Галактики зі швидкістю 220 км/с.
Немає такої речі в житті, як вічний спокій розуму. Життя – саме собою є рух, і може існувати без бажань, страху, і почуттів.
Томас Хоббс
Я знайшла на YouTube відеоз 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 наукової точкизору?
Деякі твердження у цьому відео вірні. Наприклад:
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 зіркоюстане 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.
