Годичный звёздный параллакс

Другие методы измерения расстояний

Имеется еще несколько методов измерения расстояний в космосе. Один из них основан на предположении, что вселенная расширяется с известной скоростью. Если известна скорость, с которой галактики удаляются от нашей галактики, то с помощью закона Хаббла можно рассчитать насколько далеко они от нас. Закон Хаббла гласит, что расстояние до галактики равно скорости галактики, деленной на постоянную Хаббла, которая является известной константой. Скорость галактики можно определить, изучая спектр галактики, а затем, учитывая эффект Доплера, можно определить расстояние. Эффект Доплера, более известный в астрономии как смещение Доплера — это изменение частоты электромагнитного излучения (в нашем случае — света), излучаемого объектом, который движется относительно наблюдателя. При движении в сторону от наблюдателя этот спектр сдвигается в сторону низких частот, то есть в красную сторону, причем степень сдвига зависит от скорости удаления галактики. По смещению можно рассчитать скорость, а затем вычислить расстояние.

Первым классифицировал звезды грек Гиппарх, разделив их на 6 классов. Некоторые звезды настолько ярки, что имеют нулевую величину, а Сириус и Канопус – даже минусовую. В середине XIX века английский астроном Норман Погсон математически обосновал шкалу классификации. С совершенствованием аппаратуры звездную величину стали измерять более точно, вплоть до десятых и сотых долей.

Красные, желтые, голубые

Цвет звезд зависит от температуры их поверхности. Самые холодные – красные звезды (1800 град.), самые горячие – голубые (22000 град.). Между ними находится множество других звезд, цвет которых меняется от белого до темно-оранжевого. Голубой гигант Спика имеет температуру 14000 град., желтые звезды, к которым принадлежит и Солнце, около 5500 град., оранжевый Арктур – 3800 град. Красные сверхгиганты являются самыми большими и массивными звездами. Таковы Антарес в созвездии Скорпиона, Альдебаран в созвездии Тельца, Бетельгейзе в созвездии Ориона.

Параллактическое смещение

В древности считалось, что все звезды одинаково удалены от Земли. Мысль о том, что расстояния до ночных светил различны, впервые возникла в V веке до н.э. В XVI веке Джордано Бруно и Томас Диггс развили эту идею. В XVII веке Гюйгенс попытался вычислить расстояние до Сириуса.

Единственный возможный способ, существовавший в то время – определить параллактическое смещение звезды. Из-за того, что Земля совершает орбитальное движение вокруг Солнца, кажется, что звезда описывает на небе небольшой эллипс. Зная диаметр земной орбиты, можно вычислить параллакс звезды.

Абсолютная и относительная звездная величина

С появлением точных инструментов стало возможным измерить параллакс. Впервые параллакс звезды был вычислен в XIX веке русским астрономом В.Я. Струве из Пулковской обсерватории. Величины параллаксов очень малы, этим методом можно вычислить расстояния только до звезд, расположенных не дальше 100 световых лет.

Запущенному в космос спутнику «Гиппарх» удалось вычислить параллаксы более 100 тысяч звезд. То, насколько удалены от Солнца другие звезды, удается рассчитать с помощью сравнения видимой яркости звезды с ее абсолютной яркостью.

Абсолютная звездная величина была установлена астрономами для того, чтобы узнать, насколько ярко светит та или иная звезда. Она соответствует яркости звезды, удаленной от нас на 10 парсек (один парсек равен 3,26 световых лет). Например, абсолютная звездная величина самой яркой звезды неба Сириуса (звездная величина -1,46) – 1,42. Для сравнения, тот же показатель для Солнца равен 4,85, для Бетельгейзе – -5,6, а для голубого гиганта Денеба в созвездии Лебедь -7,1.

Расстояние до звезд определяется также с помощью электромагнитного спектра – излучения, испускаемого светилом. Спектр разделен на полосы, каждая из которых обозначает диапазон волн: гамма-излучение, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны.

В 1842 году Кристиан Доплер обнаружил, что частота сигнала, испускаемого источником, увеличивается или уменьшается в зависимости от того, удаляется или приближается источник. Это явление было названо эффектом Доплера.

Общие сведения

Космос огромен — поэтому космические расстояния измеряются не так, как это делается на Земле. В статье о длине и расстояниях мы говорили главным образом об измерении относительно небольших расстояний, которые не трудно себе представить. Однако расстояния в космосе представить себе очень трудно из-за их огромной величины, а привычные метры и километры едва ли годятся для использования в космосе. Для измерения расстояний между планетами и галактиками вряд ли можно использовать измерительные приборы типа рулетки или линейки. Спутниковая навигация в космосе тоже не работает. Поэтому для космоса придется ввести не только новые единицы измерения, но и новые методы измерения этих расстояний.

Светимость

Светимость  — название ряда физических величин .

В фотометрии светимость  — это световая величина , представляющая собой световой поток излучения, испускаемого с малого участка светящейся поверхности единичной площади . Она равна отношению светового потока, исходящего от рассматриваемого малого участка поверхности, к площади этого участка:

где dΦv — световой поток, испускаемый участком поверхности площадью d S . Светимость в Международной системе единиц (СИ) измеряется в лм /м². 1 лм/м² — это светимость поверхности площадью 1 м2, излучающей световой поток, равный 1 лм.

Аналогом светимости в системе энергетических фотометрических величин является энергетическая светимость (излучательность). Её определение аналогично определению светимости, но вместо светового потока Φvиспользуется поток излучения Фe. Единица энергетической светимости в СИ — Вт /м².

Светимость в астрономии  — полная энергия , излучаемая астрономическим объектом ( планетой , звездой , галактикой и т. п.) в единицу времени . Измеряется в абсолютных единицах ( СИ  — Вт ; СГС  — эрг /с) либо в единицах светимости Солнца ( L ☉ = 3,86⋅1033 эрг /с = 3,86⋅1026Вт).

Светимость астрономического объекта не зависит от расстояния до объекта, от него зависит только видимая звёздная величина . Светимость — одна из важнейших звёздных характеристик, позволяющая сравнивать между собой различные типы звёзд на диаграммах «спектр — светимость» , «масса — светимость». Светимость звезд главной последовательности можно приближенно рассчитать по формуле:

Светимость самых ярких звёзд в миллионы раз превышает светимость Солнца.

В экспериментальной физике элементарных частиц светимостью называют параметр ускорителя , характеризующий интенсивность столкновения частиц пучка с частицами фиксированной мишени (интенсивность столкновения частиц двух встречных пучков в случае коллайдеров ). Светимость L измеряется в см−2·с−1. При умножении сечения реакции на светимость получается средняя частота протекания этого процесса на данном коллайдере N˙process=L⋅σprocess{\displaystyle {\dot {N}}_{\text{process}}=L\cdot \sigma _{\text{process}}} .

Светимость Большого адронного коллайдера во время первых недель работы пробега была не более 1029частиц/см²·с, но она продолжает постоянно повышаться. Целью является достижение номинальной светимости в 1,7⋅1034частиц/см²·с, что по порядку величины соответствует светимостям BaBar ( SLAC , США) и Belle ( KEK , Япония ). Коллайдеру KEKB принадлежит мировой рекорд светимости для ускорителей с встречными пучками — 2,11⋅1034см−2·с−1.

Литература[править | править код]

  • Берри А. [www.astro-cabinet.ru/library/Berri/Index.htm Краткая история астрономии]. — 2-е изд. — М.-Л.: Гостехиздат, 1946. — 363 с.
  • Веселовский И. Н. [www.astro-cabinet.ru/library/Aristarch/Aristarch_3.htm Аристарх Самосский — Коперник античного мира] // Историко-астрономические исследования3, вып. VII. — М., 1961. — С. 17—70.
  • Ерпылев Н. П. [www.astro-cabinet.ru/library/IAI_4/Iai_Ogl.htm Развитие звездной астрономии в России в XIX в] // Историко-астрономические исследования, вып. IV. — М., 1958. — С. 13—88.
  • Ефремов Ю. Н. Вглубь Вселенной. — М.: УРСС, 2003. — 263 с.
  • Житомирский С. В. [astro-cabinet.ru/library/IAI_16/Iai_Ogl.htm Античные представления о размерах мира] // Историко-астрономические исследования, вып. XVI. — М., 1983. — С. 291—326.
  • Ковалевский Ж. Современная астрометрия. — Фрязино: Век 2, 2004. — 480 с.
  • Лавринович К. К. [www.astro-cabinet.ru/library/IAI_17/Iai_Ogl.htm Фридрих Вильгельм Бессель (1784—1846). К 200-летию со дня рождения] // Историко-астрономические исследования, вып. XVII. — М., 1984. — С. 285—322.
  • Лавринович К. К. Фридрих Вильгельм Бессель. — М.: Наука, 1989. — 320 с. — ISBN 5-02-005884-X.
  • Паннекук А. [www.astro-cabinet.ru/library/Pannekuk/Index.htm История астрономии]. — М.: Наука, 1966. — 592 с.
  • // Энциклопедический словарь юного астронома / сост. Н. П. Ерпылев. — М.: Педагогика, 1986. — С. 207—208. — 336 с.
  • Africa T. W. Copernicus’ Relation to Aristarchus and Pythagoras // Isis. — 1961. — Vol. 52. — P. 406—407.
  • Dyson F. W. Measurement of the distances of the stars (англ.) // The Observatory (англ.)русск.. — 1915. — Vol. 38. — P. 292—299. — .
  • Hirshfeld A. W. Parallax: The Race to Measure the Cosmos. — Courier Dover Publications, 2013. — ISBN 0-7167-3711-6.
  • Hoskin M. A. Stellar distances: Galileo’s method and it’s subsequent history // Indian Journal for the History of Science. — 1966. — Vol. 1. — P. 22—29.
  • Van Helden A. Measuring the Universe. Cosmic dimensions from Aristarchus to Halley. — Chicago & London: The University of Chicago Press, 1985.

Частные случаи использования суточного и годичного параллакса

Многие тысячи лет число известных объектов в Солнечной Системе было постоянным и было равно девяти (Земля, Луна, Солнце, Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн). Это постоянство нарушали лишь кометы, которые периодически появлялись во внутренних областях Солнечной Системы. В 18 веке в Солнечной Системе начались открытия новых планет и астероидов (к примеру, Урана и Цереры). Шквал новых открытий вынудил астрономов разрабатывать методики по вычислению орбит небесных тел Солнечной Системы по минимальному числу измерений. В 1801 году 24-летний немецкий математик Фридрих Гаусс (1777-1855 годы) с целью обнаружения потерянной Цереры разработал математический метод, по которому было возможно определить орбиту небесного тела на основе всего трех его наблюдений.

В то же время примерное расстояние до небесного тела  в Солнечной Системе, возможно, определить лишь по двум наблюдениям. Особенно, это актуально в случае открываемых объектов за орбитой Нептуна (ТНО). У таких объектов скорость движения является минимальной по сравнению с орбитальной скоростью Земли (несколько сотен метров в секунду против 30 км в секунду). В результате этого наблюдаемое расстояние от Солнца (гелиоцентрическое расстояние) до ТНО в астрономических единицах можно определить простым соотношением 150/q, где q – это угловая скорость объекта в угловых секундах за один час.

С другой стороны в последние годы астрометрические наблюдения мигрируют из оптического диапазона в более длинноволновые диапазоны электромагнитного спектра: инфракрасные лучи и радиоволны. Первый диапазон является очень перспективным для астрометрии красных и коричневых карликов во Вселенной (наиболее распространенной популяции массивных объектов в галактике, чей максимум теплового излучения приходится на инфракрасный диапазон). Второй диапазон является уникальным во всем электромагнитном спектре по проникающей способности.

Так недавно радиоастрономы с помощью радиоинтерферометра VLBA смогли установить рекорд самого далекого измеренного параллакса: расстояние до межзвездного облака G007.47+00.05 (внешний рукав Щита – Центавра) составило 20 тысяч парсек или 67 тысяч световых лет

5. Культура

Дата Автор Название Жанр Комментарий
Алан Пакула режиссер ( англ. Alan J. Pakula ) «Заговор Параллакс» («The Parallax View») Фильм Детектив. События разворачиваются вокруг компании Параллакс
23.01 Ким Фрейдман телережиссер эпизод «Параллакс» еп. 103 (сериал Звездный путь : Вояджер) Корабль Вояджер сталкивается со своим аномальным отражением
Славой Жижек фил. ( сл. Slavoj iek) «Паралаксний взгляд» Книга, философия Срок параллакс один из ключевых терминов в философской концепции, изложенной в данной книге.
Кодзин Каратан ( яп. 柄 谷 行人 ) «Параллакс» философская концепция Была в дальнейшем заимствована Славой Жижек

Как найти расстояние до звезды через параллакс?

Расстояние D до звезды в парсеках обратно величине ее годичного параллакса р, выраженного в секундах дуги: Например, если параллакс ближайшей звезды 0″,75=(4/3) секунды дуги, то расстояние до нее составляет (4/3) парсека. 1 парсек = 3,26 светового года = 206 265 астрономических единиц = 3*10^13 км.

Мысли о том, что звезды — это далекие солнца, высказывались еще в глубокой древности. Однако долгое время оставалось неясным, как далеко они находятся от Земли. Еще Аристотель понимал, что если Земля движется, то, наблюдая положение какой-либо звезды из двух диаметрально противоположных точек земной орбиты, можно заметить, что направление на звезду изменится. Это кажущееся (параллактическое) смещение звезды будет служить мерой расстояния до нее: чем оно больше, тем ближе к нам расположена звезда. Но не только самому Аристотелю, но даже значительно позднее Копернику не удалось обнаружить это смещение. Только в конце первой половины XIX в., когда телескопы были оборудованы приспособлениями для точных угловых измерений, удалось измерить такое смещение у ближайших звезд.

   Годичным параллаксом звезды р называют угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а. е.), перпендикулярную направлению на звезду.

   В 1837 г. впервые были осуществлены надежные измерения годичного параллакса. Русский астроном Василий Яковлевич Струве (1793-1864) провел эти измерения для ярчайшей звезды Северного полушария Веги (а Лиры). Почти одновременно в других странах определили параллаксы еще двух звезд, одной из которых была а Центавра. Эта звезда, которая с территории России не видна, оказалась ближайшей к нам. Даже у нее годичный параллакс составил всего 0,75″. Под таким углом невооруженному глазу видна проволочка толщиной 1 мм с расстояния 280 м. Поэтому неудивительно, что столь малые угловые смещения так долго не могли заметить.

   Расстояние до ближайшей звезды, параллакс которой р = 0,75″, составляет D =206265″/0,75″= 270000 а. е. Единицами для измерения столь значительных расстояний являются парсек и световой год.

   Если годичный параллакс звезды установлен путем точных и кропотливых измерений, то расстояние D до звезды определяется из формулы:D=а/sinp, где а — радиус земной орбиты. Ввиду малости угла р, выражая его в секундах дуги, можно написать:D=a/p»sinl.

   Если а принять за единицу, то, зная, что sin1=1/206265 получим:D=206265/p» астрономических единиц. Расстояния до звезд ввиду их громадности обычно выражают в световых годах или в парсеках.

   Световой год есть расстояние, проходимое лучом света в течение года. Чтобы выразить его в километрах, надо скорость света умножить на число секунд в году. Парсек есть расстояние, соответствующее годичному параллаксу в одну секунду дуги; это — расстояние, на котором отрезок прямой, соединяющий Землю с Солнцем, виден под углом в 1″.

   Расстояние D до звезды в парсеках обратно величине ее годичного параллакса р, выраженного в секундах дуги:D=1/p».

   Например, если параллакс ближайшей звезды 0″,75=(4/3) секунды дуги, то расстояние до нее составляет (4/3) парсека.

   1 парсек = 3,26 светового года = 206 265 астрономических единиц = 3 · 1013 км.

   Свет от ближайшей к нам яркой звезды (а Центавра) идет более четырех лет, а от других звезд еще дольше.

   Чтобы представить себе громадность этого расстояния, вообразим, что с Земли к этой звезде вылетел реактивный самолет со скоростью 1000 км/ч. Этот самолет долетит до звезды только через 4,5 млн. лет.

   Остальные звезды находятся от нас (или, что то же, от Солнца) еще дальше. До большинства звезд расстояния неизвестны — они так велики, что их параллаксы слишком малы и не поддаются измерению описанным способом. Основываясь на измерении параллаксов близких звезд, теперь разработали другие способы определения расстояния до звезд.

Вопросы к параграфу 5.1.

   1) Что называется годичным параллаксом?

   2) Что такое световой год?

   3) Какое расстояние называют парсеком?

Сверхновая типа Ia

Еще одним стандартным измерителем расстояния являются сверхновые типа Ia. Идея аналогичная использованию Цефеид: при известной реальной светимости сверхновой в момент взрыва, когда яркость максимальна, можно сравнить ее с видимой яркостью звезды и, таким образом, определить насколько далеко она от нас. Именно эта категория сверхновых интересует нас в связи с тем, что они наиболее хорошо изучены, а их поведение предсказуемо, поэтому максимальная светимость во время взрыва хорошо известна. Эти взрывы происходит с двумя астрономическими объектами — с белыми карликами и еще одним белым карликом или со звездой-гигантом. Белый карлик представляет собой звезду очень высокой плотности в конце ее жизненного цикла, когда эта звезда «всасывает» материю находящихся рядом звезд (в нашем случае — второй звезды) до тех пор, пока не взорвется. Эти взрывы сверхновых позволяет измерять расстояния до галактик, в которых они находятся.

Галактика. Галактики

Галактикой называют крупные формирования звезд, газа, пыли, которые удерживаются вместе силой гравитации. Эти крупнейшие соединения во Вселенной могут различаться формой и размерами. Большая часть космических объектов входит в состав определенной галактики. Это звезды, планеты, спутники, туманности, черные дыры и астероиды. Некоторые из галактик обладают большим количеством невидимой темной энергии. Из-за того, что галактики разделяет пустое космическое пространство, их образно называют оазисами в космической пустыне. В этом разделе космического портала Kvant.Space публикуются статьи о галактиках и их составляющих. 

Таблица характеристик основных видов галактик

Наша галактика

Ближайшая к нам звезда Солнце относится к миллиарду звезд в галактике Млечный путь. Посмотрев на ночное звездное небо, тяжело не заметить широкую полосу, усыпанную звездами. Скопление этих звезд древние греки назвали Галактикой.

Если бы у нас была возможность посмотреть на эту звездную систему со стороны, мы бы заметили сплюснутый шар, в котором насчитывается свыше 150 млрд. звезд. Наша галактика имеет такие размеры, которые тяжело представить в своем воображении. Луч света путешествует с одной ее стороны на другую сотню тысяч земных лет! Центр нашей Галактики занимает ядро, от которого отходят огромные спиральные ветви, заполненные звездами. Расстояние от Солнца до ядра Галактики составляет 30 тысяч световых лет. Солнечная система расположена на окраине Млечного пути.

Звезды в Галактике несмотря на огромное скопление космических тел встречаются редко. Например, расстояние между ближайшими звездами в десятки миллионов раз превышает их диаметры. Нельзя сказать, что звезды разбросаны во Вселенной хаотично. Их местоположение зависит от сил гравитации, которые удерживают небесное тело в определенной плоскости. Звездные системы со своими гравитационными полями и называют галактиками. Кроме звезд, в состав галактики входит газ и межзвездная пыль.

Состав галактик.

Вселенную составляет также множество других галактик. Наиболее приближенные к нам отдалены на расстояние 150 тыс. световых лет. Их можно увидеть на небе южного полушария в виде маленьких туманных пятнышек. Их впервые описал участник Магеллановой экспедиции вокруг мира Пигафетт. В науку они вошли под названием Большого и Малого Магеллановых Облаков.

Ближе всего к нам расположена галактика под названием Туманность Андромеды. Она имеет очень большие размеры, поэтому видна с Земли в обычный бинокль, а в ясную погоду – даже невооруженным глазом.

Само строение галактики напоминает гигантскую выпуклую в пространстве спираль. На одном из спиральных рукавов за ¾ расстояния от центра находится Солнечная система. Все в галактике кружится вокруг центрального ядра и подчиняется силе его гравитации. В 1962 году астрономом Эдвином Хабблом была проведена классификация галактик в зависимости от их формы. Все галактики ученый разделил на эллиптические, спиральные, неправильные и галактики с перемычкой.

В части Вселенной, доступной для астрономических исследований, расположены миллиарды галактик. В совокупности их астрономы называют Метагалактикой.

Галактики Вселенной

Галактики представлены крупными группировками звезд, газа, пыли, удерживаемых вместе гравитацией. Они могут существенно отличаться по форме и размерам. Большинство космических объектов относятся к какой-либо галактике. Это черные дыры, астероиды, звезды со спутниками и планетами, туманности, нейтронные спутники. 

Большинство галактик Вселенной включают огромное количество невидимой темной энергии. Так как пространство между различными галактиками считается пустотным, то их нередко называют оазисами в пустоте космоса. Например, звезда по имени Солнце – одни из миллиардов звезд в галактике «Млечный Путь», находящейся в нашей Вселенной. В ¾ расстояния от центра данной спирали находится Солнечная система. В этой галактике все беспрерывно движется вокруг центрального ядра, которое подчиняется его гравитации. Однако и ядро тоже движется вместе с галактикой. При этом все галактики двигаются на сверхскоростях. Астроном Эдвин Хаббл в 1962 году провел логическую классификацию галактик Вселенной с учетом их формы. Сейчас галактики разделяются на 4 основные группы: эллиптические, спиральные, галактики с баром (перемычкой) и неправильные. Какая самая большая галактика в нашей Вселенной?Наиболее крупной галактикой во Вселенной является линзовидная галактика сверхгиганских размеров, находящаяся в скоплении Abell 2029. 

Современное состояние вопроса

Макет космического аппарата Gaia на салоне Ле Бурже, 2013

В настоящее время наземные оптические измерения позволяют в некоторых случаях снизить ошибку в измерении параллакса до 0,005″, что соответствует предельному расстоянию в 200 пк. Дальнейшее повышение точности измерений стало возможным благодаря использованию космических телескопов. Специально для астрометрических целей Европейским космическим агентством (ЕКА) в 1989 году был запущен космический телескоп Hipparcos, позволивший измерить параллаксы более 100 тысяч звёзд с точностью до 0,001″. В 2013 году ЕКА запустило новый космический телескоп — Gaia. Планируемая точность измерения параллакса ярких звёзд (до 15 m) будет выше 25 миллионных долей секунды, для слабых звёзд (около 20 m) — до 300 миллионных долей секунды. Измерение годичных параллаксов позволяет производить также один из инструментов Космического телескопа им. Хаббла — Широкоугольная камера 3. Точность измерения параллаксов составляет от 20 до 40 миллионных долей секунды, что позволяет измерять расстояния до 5 килопарсек. В частности, был измерен параллакс переменной звезды SU Возничего.

Значительным достижением конца XX века явилось использование для параллактических измерений метода сверхдальной радиоинтерферометрии. Погрешность при этом может составлять до 10 миллионных долей угловой секунды. Этот метод применяется для измерения расстояния до компактных радиоисточников — космических мазеров, радиопульсаров и др. Так, с помощью этого метода удалось измерить расстояние до объекта Стрелец B2 — газопылевого облака с бурным звездообразованием, находящимся в 100-120 парсеках от центра нашей Галактики. Результаты измерений показали, что Стрелец B2 расположен на расстоянии 7,8±0,8 кпк, что даёт расстояние до центра Галактики 7,9±0,8 кпк. Измерение параллаксов ультракомпактных внегалактических радиоисточников является одной из целей планируемого российского космического эксперимента Миллиметрон — космической обсерватории миллиметрового, субмиллиметрового и инфракрасного диапазонов.

Астрономия

Суточный параллакс

Суточный параллакс (геоцентрический параллакс) — разница в направлениях на одно и то же светило из центра масс Земли (геоцентрическое направление) и из заданной точки на поверхности Земли (топоцентрическое направление).

Этот угол зависит от высоты светила над горизонтом, максимальное его значение достигается при нулевой высоте (когда светило наблюдается прямо на горизонте).
Такая величина называется горизонтальным параллаксом. База параллакса при этом равна радиусу Земли (около 6400 км).

Из-за вращения Земли вокруг своей оси положение наблюдателя относительно центра Земли и, соответственно, параллактический угол циклически изменяются.

При наблюдении Луны её кажущиеся смещения на фоне звёзд (по сравнению с расчётным орбитальным движением) достигают 2° (соответственно, параллакс равен 1°) и были замечены уже древнегреческими астрономами, что позволило им довольно точно определить расстояние до Луны[источник не указан 1348 дней].

Суточный параллакс планет довольно мал (для Марса 24″ во время великого противостояния), но тем не менее был единственным способом измерения абсолютных расстояний в Солнечной системе до появления радиолокации: наиболее удобными для этого были прохождения Венеры по диску Солнца и близко подходящие к Земле астероиды (относительные же расстояния легко определяются на основе законов Кеплера, так что достаточно абсолютного измерения какого-то одного расстояния, чтобы определить все).

Годичный параллакс

Параллактические эллипсы звёзд при различных расстояниях от плоскости эклиптики

Основная статья: Годичный звёздный параллакс

Годичный параллакс — изменение направления на объект (например, звезду), связанное с движением Земли вокруг Солнца. Величина параллакса равна углу, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты (перпендикулярная лучу зрения).

Годичные параллаксы являются показателями расстояний до звёзд. Расстояние до объекта, годичный параллакс которого равен 1 угловой секунде, называется парсек (1 парсек = 3,085678·1016 м). Ближайшая к нам звезда Проксима Центавра имеет параллакс 0,7687±0,0003″, следовательно, расстояние до неё составляет 1,3009±0,00015 пк.

Вековой параллакс

Основная статья: Собственное движение

Вековым параллаксом обычно называется изменение видимого положения объекта на небесной сфере в результате комбинаций собственных движений этого объекта и Солнечной системы в галактике.

Последователи и противники Коперника

Впоследствии у польского астронома появилось большое множество последователей, в том числе Джордано Бруно, который утверждал, что небосвод не ограничивается небесными сферами, а другие светила, это небесными тела, ни чем не уступающие Солнцу. К сожалению, за свои убеждения Бруно был назван еретиком и приговорен к сожжению.

Известный итальянский ученый Галилео Галилей поддерживал теорию Коперника, опираясь на собственные наблюдения. Он также утверждал, что Земля никогда не занимала место между Меркурием (либо Венерой) и Солнцем, что указывало на вращение этих двух планет вокруг звезды по орбитам, находящимся внутри земной. Обратное утверждение доказывало расположение орбиты Земли внутри орбит внешних планет. Из-за своих убеждений в 1633 году 70-летний Галилей был подвержен инквизиционному процессу, в результате которого он оказался под «домашним арестом» вплоть до своей смерти в 78 лет.

Галилео Галилей и его знаменитый телескоп

Противники же гелиоцентризма настаивали на нескольких аргументах, опровергающих теорию Коперника. Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то чудовищная центробежная сила разорвала бы ее. Мало того, с ее поверхности слетали бы все легкие предметы, причем двигались бы они в направлении, противоположном вращению. Предполагалось, что все небесные объекты не имеют массы, поэтому они могут двигаться без приложения к ним больших сил. В случае с Землей возникал вопрос о существования колоссальной силы, которая смогла бы вращать нашу массивную планету.

Один из противников геоцентризма выдающийся датский астроном Тихо Браге разработал так называемую «гео-гелиоцентрическую» систему мира, согласно которой сфера звезд, Луна и Солнце движутся вокруг Земли, а другие космические объекты – вокруг Солнца.

Спустя некоторое время приемник Браге – немецкий физик Иоганн Кеплер, проанализировав внушительный объем результатов наблюдений своего наставника сделал несколько значительных открытий в пользу гелиоцентризма:

Законы Кеплера по сей день служат астрономам для определения орбит удаленных космических тел

  • Плоскости планетарных орбит Солнечной системы пересекаются в точке нахождения Солнца, что делало его центром их вращения, а не центр земной орбиты, как предполагал Коперник.
  • Орбитальная скорость нашей планеты периодически изменяется, также как и других планет.
  • Орбиты планет эллиптические, причем скорость движения небесных тел по ним напрямую зависела от расстояния до Солнца, что делало его не только геометрическим, но и динамическим центром планетарной системы.

Были сформулированы так называемые законы Кеплера, которые подробно и математическим языком описывали законы движения планет Солнечной системы.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий