Что такое парсек?
Если говорить простыми словами, под парсеком понимают единицу измерения, определяющую расстояние между небесными телами за пределами Солнечной системы. Чаще всего парсек используется для измерений внутри Млечного Пути. Если необходимо установить расстояния в масштабах Вселенной, применяют кратные парсеки, то есть килопарсек (1000 парсеков), мегапарсек (миллион парсеков), гигапарсек (миллиард парсеков).
Данная астрономическая единица не только выполняет практическую функцию, но и добавляет удобства астрономам. Гораздо проще сказать, что расстояние от Солнца до звезды равно 1,5 парсека, а не 46,27 триллионов километров.
Как открытый космос влияет на организм человека
Вопреки распространённым представлениям, при попадании в открытый космос без защитного скафандра человек не замёрзнет, не взорвётся и мгновенно не потеряет сознание, его кровь не закипит — вместо этого настанет смерть от недостатка кислорода.
Опасность заключается в самом процессе декомпрессии — именно этот период времени наиболее опасен для организма, так как при взрывной декомпрессии пузырьки газа в крови начинают расширяться. Если присутствует хладагент (например, азот), то при таких условиях он замораживает кровь.
В космических условиях недостаточно давления для поддержания жидкого состояния вещества (возможны лишь газообразное или твёрдое состояние, за исключением жидкого гелия), поэтому вначале со слизистых оболочек организма (язык, глаза, лёгкие) начнёт быстро испаряться вода. Некоторые другие проблемы — декомпрессионная болезнь, солнечные ожоги незащищённых участков кожи и поражение подкожных тканей — начнут сказываться уже через 10 секунд.
В какой-то момент человек потеряет сознание из-за нехватки кислорода. Смерть может наступить примерно через 1-2 минуты, хотя точно это не известно. Тем не менее, если не задерживать дыхание в лёгких (попытка задержки приведёт к баротравме), то 30-60 секунд пребывания в открытом космосе не вызовут каких-либо необратимых повреждений человеческого организма
В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд — примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.
Взвесить все
На первый взгляд может показаться, что определить массу бесконечной Вселенной невозможно, и вообще она тоже должна быть бесконечной. Но это не совсем так. Хотя наш мир и не имеет физического предела (и к тому же, как доказали космологи еще в 20-е годы прошлого века, он постоянно расширяется), количество имеющего массу вещества в нем ограничено и даже понемногу уменьшается — вследствие «выгорания» в термоядерных реакциях в недрах звезд.
Конечно, приспособить для взвешивания Вселенной «рычаг Архимеда» мы не можем. Как и определить ее массу по скорости обращающихся вокруг нее тел (поскольку все известные тела являются частью Вселенной). Однако уже сам факт ее существования дает возможность установить определенные ограничения на «вселенскую массу»: будь она слишком велика — все массивные тела притянулись бы друг к другу еще на ранних стадиях вселенской эволюции.
Чтобы определить нижнюю границу, астрономы попытались «взвесить» все вещество, находящееся в сфере досягаемости современных средств наблюдений — звезды, галактики, межгалактические газовые облака… Подсчеты постоянно усложнялись с появлением все новых компонентов, «увидеть» которые невозможно или почти невозможно, но они все равно составляют солидную часть «массового баланса»: экзопланеты, «темная материя», нейтрино…
Самую детальную информацию удалось получить с помощью американского спутника WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и европейской обсерватории Planck, изучавших реликтовое микроволновое излучение — «остатки вспышки» Большого взрыва, в результате которого образовался наш мир. Небольшие вариации этого излучения, связанные с начальными неоднородностями первичной материи и прохождением света через образовавшиеся позже масштабные космологические структуры, включают в себя данные о массе объектов, с которыми пришлось столкнуться реликтовым фотонам. Проанализировав полученные результаты, астрономы подсчитали среднюю плотность Вселенной: она эквивалентна массе шести протонов на кубический метр.
На самом деле это значение технически представляет собой плотность энергии (ее можно «пересчитать» в массу по известной формулой Эйнштейна E=mc², и такие превращения действительно постоянно происходят в реальном мире). Оно включает в себя не только «видимое» вещество, известное также под названием «барионная материя», но и уже упомянутую темную материю, и еще более загадочный компонент мироздания, заставляющий Вселенную расширяться с ускорением — темную энергию.
Если эту плотность умножить на объем пространства, откуда свет уже успел дойти до наземных наблюдателей за 13,8 млрд лет (во столько сейчас оценивается возраст Вселенной), мы получим 1053 кг — единицу с 53 нулями. Даже если учитывать только барионную материю, которой в составе Вселенной, согласно последним данным, всего 5%, полученное значение все равно будет огромным. Конечно, все эти данные еще будут уточняться, но вряд ли новые цифры окажутся отличными от уже известных более чем на порядок. А зная общую массу нашего мира, ученые смогут лучше понять его эволюцию — как в прошлом, так и в проекции на будущее.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
Какого размера Млечный Путь?
Это наша галактика Млечный путь
Сегодня мы достаточно уверены, что Млечный Путь где-то между 100 000 и 150 000 световым годами в поперечнике. Наблюдаемая Вселенная, конечно, намнооооооого больше. Полагают, что ее диаметр составляет 93 миллиарда световых лет. Но с чего такая уверенность? Как вообще можно измерить что-то такое с Земли?
С тех пор, как Коперник заявил, что Земля не является центром Солнечной системы, мы всегда с трудом переписывали наши представления о том, чем является Вселенной — и особенно насколько большой она может быть. Даже сегодня, как мы увидим, мы собираем новые свидетельства касательно того, что целая Вселенная может быть гораздо больше, чем мы думали недавно.
Кейтлин Кейси, астроном из Университета штата Техас в Остине, изучает Вселенную. Она говорит, что астрономы разработали набор хитроумных инструментов и систем измерения, чтобы подсчитать не только расстояние от Земли до других тел в нашей Солнечной системе, но и пропасти между галактиками и даже до самого конца наблюдаемой Вселенной.
Шаги к измерению всего этого проходят через шкалу расстояний в астрономии. Первая ступень этой шкалы довольно проста и в наши дни полагается на современные технологии.
Большие радиотелескопы вроде Аресибо в Пуэрто-Рико могут делать эту работу — но они также способны на большее. Аресибо, например, может обнаруживать астероиды, летающие вокруг нашей Солнечной системы и даже создавать их изображения, в зависимости от того, как радиоволны отражаются от поверхности астероида.
Но использовать радиоволны для измерения расстояний за пределами нашей Солнечной системы непрактично. Следующая ступень в этой космической шкале — это измерение параллакса. Мы делаем это постоянно, даже не осознавая. Люди, как и многие животные, интуитивно понимают расстояние между собой и объектами, благодаря тому, что у нас есть два глаза.
Расстояния до ближайших объектов
Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, Луны, радиоволны долетают до Земли за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного Плутона – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.
Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей Солнечной системы принято проводить измерения в астрономических единицах.
Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до Меркурия всего 0,387 а.е., а до Юпитера – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – Плутона – всего 39,518 а.е.
До Луны расстояние определено с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.
Изучение Солнечной системы
Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет.
В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями.
Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик.
Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.
В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения.
В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун.
В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы.
В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну.
В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году.
В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.
Что такое цефеиды
Но в 1908 году ученый по имени Генриетта Суон Ливитт из Гарварда осуществила фантастическое открытие, которое помогло нам измерить и эти колоссальные расстояния. Суон Ливитт поняла, что существует особый класс звезд — цефеиды.
Другими словами, более яркая звезда класса цефеид будет «пульсировать» медленнее (в течение многих дней), чем более тусклая цефеида. Поскольку астрономы могут весьма просто измерить пульс цефеиды, они могут сказать, насколько яркая звезда. Затем, наблюдая за тем, насколько яркой она кажется нам, они могут рассчитать расстояние до нее.
Этот принцип аналогичен подходу с главной последовательностью в том смысле, что ключевой является яркость
Однако важно то, что расстояние можно измерить различными способами. И чем больше способов измерения расстояний у нас есть, тем лучше мы можем понять истинный масштаб наших космических задворок
Именно открытие таких звезд в нашей собственной галактике убедило Харлоу Шепли в ее большом размере. В начале 1920-х годов Эдвин Хаббл обнаружил цефеиды в ближайшей к нам галактике Андромеды и заключил, что она всего в миллионе световых лет от нас.
Какого размера Вселенная?
И все же к вопросу размеров Вселенной мы пока не приблизились ни на йоту. Поэтому переходим к ультимативному средству измерений, основанному на принципе красного сдвига (или красного смещения). Суть красного смещения аналогична принципу работы эффекта Доплера. Вспомните железнодорожный переезд. Никогда не замечали, как звучание гудка поезда изменяется в зависимости от расстояния, усиливаясь при приближении и становясь тише при отдалении?
Свет работает примерно так же. Посмотрите на спектрограмму выше, видите черные линии? Они указывают на границы поглощения цвета химическими элементами, находящимися внутри и вокруг источника света. Чем больше сдвинуты линии к красной части спектра — тем дальше объект находится от нас. На основе подобных спектрограмм ученые также определяют то, насколько быстро объект двигается от нас.
Так мы плавно и подобрались к нашему ответу. Большая часть света, подвергшаяся красному смещению, принадлежит галактикам, возраст которых около 13,8 миллиарда лет.
Орбита Меркурия и температура Венеры
Радиотелескопы помогли астрономам узнать новое о планетах Солнечной системы, особенно об орбите Меркурия и температуре Венеры.
Сначала считалось, что период вращения Меркурия вокруг собственной оси совпадает с периодом его обращения вокруг Солнца, который составляет 88 земных дней. Однако в 1965 году Гордон Петтенгилл и Рольф Дайс из Корнельского университета отразили радарные сигналы от Меркурия, чтобы измерить скорость вращения планеты, используя для этих целей тогдашнюю 300-метровую радиообсерваторию «Аресибо» в Пуэрто-Рико.
«Аресибо» до обрушения в августе 2020 года / thingstodopost.org
Впоследствии ученые обнаружили, что скорость вращения Меркурия составляет немногим меньше 59 дней вместо 88. Это указывает на то, что Меркурий совершает три оборота вокруг собственной оси за каждые два оборота вокруг Солнца, а его день составляет 2/3 от его 88-дневного года.
Поскольку поверхность Венеры скрыта плотной облачной атмосферой, астрономы не имели возможности изучить ее особенности до появления радиотелескопов. Радиотелескопы работают, собирая радиоизлучение поверхности, проникающее через плотную атмосферу, которая не является для них существенным препятствием.
Благодаря радиоволнам астрономы узнали о температуре поверхности Венеры, которая, как теперь известно, составляет в среднем 462 градуса Цельсия. Радиотелескопы также помогли узнать больше о скорости вращения, строении атмосферы и особенностях поверхности планеты-соседки.
Что такое радиотелескоп?
В 1933 году Карл Янский, американский астроном, физик и радиоинженер из Уитона, штат Иллинойс, впервые сообщил об обнаружении космического радиоизлучения, а в 1936 году радиоинженер и астроном-любитель Гроут Ребер построил небольшой радиотелескоп прямо у себя на заднем дворе, чтобы продолжить исследование таинственного явления, открытого Янским. Тогда это был первый телескоп в истории, принимающий радиоволны.
Радиотелескоп работает по тому же принципу, что и оптический, только вместо видимого света он улавливает радиоволны. Не секрет, что радиоволны и микроволны имеют более длинные волны, чем видимый свет, поэтому радиотелескопы позволяют получать информацию о Вселенной, которую невозможно получить с помощью оптических телескопов.
Проще говоря, радиотелескопы способны показать нам то, что «не видят» оптические телескопы, и благодаря их использованию астрономы могут улучшить наше понимание Вселенной. С момента создания первого радиотелескопа было обнаружено множество ранее неизвестных объектов и явлений, и радиотелескопы продолжают совершенствоваться, расширяя наши знания и помогая совершать новые открытия.
Ниже приведены некоторые из наиболее значительных открытий, сделанных с помощью радиотелескопов, которые проложили путь к новым исследованиям.
Расстояние от Земли до Венеры в км: наименьшее и наибольшее
Рисунок Венеры на фоне Солнца
Момент, когда планеты находятся на максимальном сближении друг с другом, называется оппозицией. Расстояние между планетами может изменяться даже в оппозиции. Ближайшее расстояние от Земли до Венеры составляет 38 миллионов километров.А самое дальнее — 261 млн. км. В то время как это кажется удивительно большим, это ничто по сравнению с дистанцией между другими планетами. Попробуйте представить себе, как далеко находится Земля от Нептуна.
Относительная близость Венеры помогает объяснить, почему это второй по яркости объект в ночном небе. Она имеет видимую звездную величину около -4,9. Она также может полностью исчезнуть с ночного неба, когда находится на самой дальней, от нас, точке орбиты.
Видимая звездная величина зависит также от отражательной способности облаков из серной кислоты, которые доминируют в ее атмосфере. Эти облака отражают большую часть видимого света, увеличивая альбедо планеты.
Транзиты планеты
Венера будет периодически проходить по диску Солнца. Это называется транзитом по диску Солнца. Эти транзиты происходят парами с более чем столетним интервалом. С появлением телескопа, транзиты были обнаружены в 1631, 1639, 1761, 1769 и 1874, 1882 годах. Самые последние произошли 8 июня 2004 года и 6 июня 2012 года.
Венера всегда ярче любой звезды. Когда расстояние от нее до Земли наименьшее, яркость планеты в небе Земли наибольшая.
Она может быть легко заметна, когда Солнце находится низко над горизонтом. Она всегда находится примерно в 47 ° от Солнца.
Планета вращается быстрее, чем Земля, поэтому обгоняет ее каждые 584 дня. Когда это происходит, ее легче видеть утром, сразу после восхода Солнца.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 6277
Определение парсека
В ситуации, когда угол параллакса фиксирован, расстояния до звезды можно определить, используя принципы тригонометрии (поскольку расстояние от Земли до Солнца известно). Отрезок от Солнца до звезды с углом параллакса в 1 угловую секунду был утвержден в качестве единицы измерения, и Тернер назвал его парсеком в 1913 году .
Это имя было создано путем объединения слов parallax и second. Понятие параллакса связано с вращением Земли ( суточный параллакс ), с изменением широты наблюдателя ( геоцентрический меридианный параллакс ) или с движением Земли по орбите вокруг Солнца ( годовой параллакс ). В определении говорится, что 1 парсек (пк) — это расстояние, с которого половина большой оси земной орбиты видна в виде дуги длиной в 1 секунду. Это расстояние является обратным гелиоцентрическому параллаксу тела . Parsec пишется теперь сокращенно как pc , ранее как ps. Аббревиатура ps сегодня не указывается, потому что она совпадает с сокращением пикосекунды .
Единицы измерения астрономических расстояний
Одна из основных задач астрономии — узнать расстояние для того или иного небесного тела,
Какие же системы и меры расчета используются в астрономии?
Астрономическая единица (а. е).
Данная единица используется для измерения расстояний внутри нашей Солнечной системы или внутри иных планетных систем. Такая единица равняется радиусу орбиты Земли вокруг Солнца. Или же среднему расстоянию от нашей планеты до Солнца. Таким образом, одна астрономическая единица получается равная примерно 150 000 000 км.
В пользу использования астрономической единицы, в частности, говорит возможность сравнивать измеряемые расстояния с удаленностью Земли от Солнца. Измерения таких больших чисел в километрах неудобно и затруднительно.
Толчком к появлению астрономической единицы послужило открытие того, что Земля обращается вокруг Солнца, и разработка Кеплером законов небесной механики. С помощью расчетов удалось установить точное расстояние от Земли до Солнца и до планет Солнечной системы.
В дальнейшем благодаря развитию науки и техники удалось уточнить расстояния от Земли до Солнца и планет нашей системы.
В 1962 году специалистам удалось измерить при помощи радиолокационных сигналов расстояние от Земли до Солнца. В результате эталоном была принята средняя величина, которая равна 149597870,7 км. С таким значением данное определение и содержится теперь в Международной системе единиц СИ.
Однако, наблюдения показали, что астрономическая единица не является постоянной. Так, выяснилось, что в течении каждых 7 лет длина астрономической единицы увеличивается на метр. Точного объяснения такого увеличения расстояния нет. Однако, наиболее поддерживаемой теорией является идея о том, что причиной является уменьшение массы Солнца из-за воздействия солнечного ветра.
Световой год
Определение 1
Световой год – это единица измерения расстояний в космосе, которая, однако, не является системной и применяется в основном в учебной и популярной литературе по астрономии.
Под световым годом понимается расстояние, которое пройдет луч света за 365,25 земных дня (т. е. за земной год) в вакууме, при этом не луч не должен на себе испытывать воздействие магнитных полей.
Световой год равен 9,46 триллионам километров
В научной практике световой год применяется редко и в основном для выражения расстояний до не особо далеких объектов в космосе. Причиной этого является, то, что при выражении расстояния до далеких галактик в световых годах, число оказывается слишком большим и неудобным в расчетах. Поэтому для подобных расчетов применяется парсек.
Парсек
Определение 2
Парсек – происходит от сокращения «параллакс секунда», и является внесистемной единицей измерения, с помощью которой происходит определение расстояния до очень отдаленных объектов исследования.
Для понимания того, что такое парсек необходимо узнать, что такое параллакс.
Параллакс состоит в том, что при перемещении наблюдателя в процессе наблюдения за двумя отдаленными друг от друга телами, расстояние между данными объектами также меняется.
При наблюдении за звездами параллакс возникает при изменении положения звезды при смещении Земли на один градус её орбиты. Это называется годичный параллакс и измеряется в угловых секундах. В результате если годичный параллакс равен одной угловой секунде, то и расстояние до звезды оценивается в один парсек. Точное число парсека оценивают в 3,0856776•1016 метра или 3,2616 светового года. 1 парсек равен примерно 206 264,8 а. е.
Параллакс
В астрономии параллакс определяется как явление видимого изменения положения объекта на небесной сфере по отношению к другим объектам в результате изменения места наблюдения, вызванного смещением наблюдателя.
Параллакс — это очевидное изменение положения объекта в результате движения наблюдателя, то есть изменение его положения.
Концепция параллакса работает в различных системах:
- суточный параллакс (геоцентрический экваториальный параллакс), связанный с вращением Земли
- меридиональный геоцентрический параллакс, связанный с изменением широты наблюдателя
- годовой параллакс (гелиоцентрический параллакс), связанный с движением Земли по орбите вокруг Солнца