Млечный путь
Наша галактика называется «Млечный путь». Она относится к спиральному типу галактик. Солнце (вместе с Солнечной системой) движется вокруг центра галактики и является одной из её звёзд. Млечный путь представляет собой диск, в котором расположены спиральные рукава. К центру он имеет утолщение. Любой человек на достаточно тёмном небе может увидеть светлую туманную полоску, которую принято называть Млечный путь. Если смотреть невооружённым глазом на небо, то к нашей галактике относится не только эта полоса, но и все видимые вокруг звёзды. Поскольку мы находимся внутри самой галактики, то увидеть со стороны Млечный путь не можем. Внешний вид нашей галактики является предположением учёных. Человечество пока ещё не может преодолеть такие огромные расстояния. Да и в ближайшем будущем это навряд ли случится. Например, расстояние от центра нашей галактики до Солнца составляет 28000 световых лет.
Наша галактика «Млечный путь»
Световой год – расстояние, которое проходят электромагнитные волны (свет) в вакууме за один юлианский год (год по юлианскому календарю). Это очень огромное расстояние. За одну секунду свет проходит 299 792, 458 километров (скорость света округлённо считают 300 000 км/с.). Теперь представьте количество секунд в земном году и путь, который будет пройден за это время. Такое расстояние даже в голове не укладывается. А если ещё умножить на 28000 световых лет, то цифра будет вообще невообразимая. И это ещё не край нашей галактики (не край диска галактики). Теперь вы можете понять какие огромные в космосе расстояния. Это только в пределах одного Млечного пути. Во Вселенной галактик множество. Познания человечества в этом вопросе ограничены его возможностями проникнуть вглубь Вселенной.
В нашу галактику приблизительно входит от 100 до 400 миллиардов звёзд. Все они движутся вокруг центра Млечного пути. Один оборот Солнечной системы вокруг центра нашей галактики называют галактическим годом. Его длительность вычислить точно не представляется возможным. С большей долей вероятности она составляет от 225 до 250 миллионов земных лет. Кроме того, диск галактики не только вращается, но ещё и движется во Вселенной. Другие галактики тоже не стоят на месте. Учёные предполагают, что через несколько миллиардов лет Млечный путь и галактика Андромеда столкнутся.
Сколько звезд на небе, когда смотришь без обрудования?
Первый каталог звезд был составлен Гиппархом около двух тысяч лет назад. Он очень точно подметил, что можно разделять звезды по категориям, а именно по яркости. В то время у Гиппарха еще не было хорошего оборудования, но он сумел выделить и записать звезды до 6-й величины. Этими данными пользуются и сегодня.
В любой точке планеты без какого-либо оборудования мы можем увидеть около 5000 звезд. Достаточно просто поднять голову. Но стоит учесть тот факт, что из-за горизонта, который закрывает часть звезд, мы сможем рассмотреть лишь 2000.
В мегаполисах, конечно, такой красоты не увидеть. Многие люди там даже не замечают звезд. Им доступны лишь самые яркие единицы.
Наблюдаем за звездами через бинокль — сколько звезд на небе?
Вернемся к шкале Гиппарха. Она даст возможность понять, как много звезд вы сможете увидеть с тем или иным приспособлением.
Бинокль открывает порядка 200 тысяч звезд. Причем это количество доступно в любой точке мира. Обычный непрофессиональный телескоп увеличивает цифру до 2-х млн. Дальше идут уже специальные телескопы. В них можно увидеть 2 млрд. Здесь уже многие звезды не имеют имен и не записаны в каталоги звезд.
Самый большой каталог хранит наименования и фотографии тех звезд, которые видны в обычный телескоп, так как работать с таким количеством – это затруднительное дело. Кроме того, даже в этом полном списке большая часть слабых звезд никак не названа. Их просто фотографируют.
Конечно, есть качественные снимки, где видны сразу десятки миллиардов звезд. Но их уже не подсчитывают. Желанное число получают из математических расчетов, используя знания о нашей галактике и ее соседях.
Изменение положения звезд на небе. Суточное вращение звездного неба и вращение Земли
Выйдя вечером на открытое место, заметим положение какой-нибудь яркой звезды вблизи горизонта на востоке. Посмотрим на эту звезду через час. Мы убедимся, что она поднялась над горизонтом и несколько сместилась вправо (Рисунок 9) относительно земных предметов.
Проделав такое же наблюдение звезды и в западной части неба, мы убедимся, что звезды, подобно Солнцу и Луне, поднимаются в восточной части горизонта, достигают наивысшего положения в южной части неба и затем заходят в западной части горизонта.
Рисунок 9 — Звезды в восточной половине неба перемещаются вправо и вверх.
Рисунок 10 — Видимые суточные пути светил относительно горизонта в северной и южной сторонах неба.
На следующий день они проделывают такой же путь, совершая полный оборот по небу за одни сутки, не меняя своего взаимного расположения. Звездное небо кажется вращающимся как одно целое со скоростью одного оборота в сутки.
Присмотревшись внимательнее, мы заметим, что разные звезды описывают круги различных размеров. Некоторые из них, например Пегас, Персей, Орион, Телец, за сутки описывают круги большего размера, часть которых находится под горизонтом. Такие созвездия в течение суток восходят и заходят. Другие, например Большая Медведица, описывают круги небольшого размера. Весь круг их движения остается над горизонтом — это незаходящие созвездия.
На самом деле вращается не небо, а наш земной шар. Он вращается против часовой стрелки, если смотреть на него с северного полюса. Нам, не чувствующим вращения Земли, кажется наоборот, что небо вращается в противоположную сторону — по часовой стрелке.
Химический состав звезд
Химический состав атмосфер звезд и Солнца по исследованиям Рессела (США), Унзольда (Германия) и других в основном почти одинаков и близок к химическому составу земной коры не только качественно, но и количественно, за исключением того, что в земной атмосфере нет заметных количеств водорода и гелия. Число атомов разного сорта в звездных атмосферах удалось теперь определить по интенсивности производимых ими темных линий в спектре, на основе теории спектров атомов и из лабораторных опытов по определению поглощательной способности различных газов и паров. Различия в химическом составе звездных атмосфер все же есть, они проявляются, например, в различии спектров звезд классов М и N и у горячих звезд типа Вольфа — Райе.
В следующей табличке даны логарифмы среднего числа атомов в столбе атмосфер сечением 1 см2 для звезд и Солнца по сравнению с такими же, но относительными данными для Земли и метеоритов. (Надо помнить,- что различие в логарифмах на 2 соответствует различию в числах в 100 раз и т.д.)
Все эти данные не вполне точны, но мы видим, что атмосферы звезд-солнц не только состоят из тех же химических элементов, что и земная кора, но и относительное содержание каждого из них в Земле и в звездах очень сходно, за исключением того, что в звездах и Солнце водорода и гелия гораздо больше.
Любопытно в связи с этим вспомнить, что философ Огюст Конт, позитивист и приверженец идеализма, накануне открытия спектрального анализа утверждал, что человек никогда не узнает химического состава звезд. Развитие науки опровергло ошибочное и вредное утверждение Конта. Так же были опровергнуты предсказания невозможности наблюдать когда-либо солнечную корону вне полных затмений. Ставить пределы человеческому познанию нельзя!
В атмосферах звезд обнаружены не все химические элементы, известные нам, и причина этого та же, что в случае Солнца, о котором мы уже говорили.
Атмосферы звезд и Солнца отличаются от Земли по химическому составу, главным образом за счет их богатства водородом и гелием.
Согласно теоретическим расчетам недра звезд, по крайней мере большинства их, тоже состоят в основном из водорода.
В химическом составе отдельных звезд встречаются, как мы уже говорили, некоторые отклонения от средней нормы. Так, есть звезды, несколько более богатые неоном или стронцием. Академик Г.А. Шайн (в Симеизе), удостоенный Государственной премии, обнаружил, что в некоторых холодных звездах встречается аномально много особого вида углерода, так называемого тяжелого изотопа углерода. Обладая теми же химическими свойствами, что обычные атомы углерода, атомы этого изотопа тяжелее на 1/12 долю. Это показывает, что на разных мирах нет абсолютной тождественности условий, как и должно быть в бесконечной и бесконечно многообразной Вселенной.
Большой интерес представило открытие в 1965 г. нескольких «инфракрасных звезд». Эти звезды хотя и видны в телескоп визуально, но большая часть их излучения сосредоточена в далекой инфракрасной области спектра, начиная с 9500 ангстрем (А). Они несколько похожи по спектру на очень красные звезды, но представляют собой какой-то новый класс объектов с очень низкой температурой: 1000° и, может быть, даже 700°. Это приближает нас к допущению существования совсем темных звезд, но число их должно быть очень невелико. Инфракрасные звезды содержат в спектре полосы поглощения окиси титана и окиси ванадия, а, кроме того, и полосы поглощения… водяных паров! Да, да,— вода на звездах, на которых воды-то уж никак нельзя было ожидать. Но во внешних частях атмосферы столь холодных звезд горячие водяные пары могут существовать. Не забудьте, конечно, что и столь «холодные» звезды состоят из разреженного горячего газа — это тоже не огненно-жидкие, тем более не твердые тела.
Сравнительное однообразие химического состава известных небесных тел, быть может, разочарует кого-нибудь. Однако несомненно большое значение этого факта, подтверждающего материальное единства Космоса. Это единство дает нам право распространять на звездную Вселенную законы природы, познанные нами на опыте в скромных пределах нашей Земли. Все это — одно из ярких подтверждений правильности диалектико-материалистического мировоззрения.
Почему Полярная звезда не меняет своего положения. Видимые положения светил.
Созвездия.В какой бы точке земной поверхности мы ни находились, нам всегда кажется, что все небесные тела находятся от нас на одинаковом расстоянии, на внутренней поверхности некоторой сферы, которая в просторечии называется небесным сводом, или просто небом.
Днем небо, если оно не закрыто облаками, имеет голубой цвет, и мы видим на нем самое яркое небесное светило — солнце. Иногда, одновременно с солнцем, днем видна луна и очень редко некоторые другие небесные тела, например, планета Венера.
В безоблачную ночь на темном небе мы видим звезды, луну, планеты, туманности, иногда кометы и другие тела. Первое впечатление от наблюдения звездного неба — это бесчисленность звезд и беспорядочность расположения их на небе. В действительности звезд, видимых невооруженным глазом, не так много, как кажется, всего лишь около 6 тысяч на всем небе, а на одной половине его, которая видна в данный момент из какой-либо точки земной поверхности, не более 3 тысяч.
Взаимное расположение звезд на небе меняется чрезвычайно медленно. Без точных измерений никаких заметных изменений в расположении звезд на небе нельзя обнаружить в продолжение многих сотен, а для подавляющего числа звезд — и многих тысяч лет. Последнее обстоятельство позволяет легко ориентироваться среди тысяч звезд, несмотря на кажущуюся хаотичность в их расположении.
С целью ориентировки по небу яркие звезды давно уже были объединены в группы, названные созвездиями. Созвездия обозначались названиями животных (большая медведица, лев, дракон и т. п. ), именами героев греческой мифологии (кассиопея, Андромеда, персей и т. д. ) или просто названиями тех предметов, которые напоминали фигуры, образованные яркими звездами группы (северная корона, треугольник, стрела, весы и т. п..
С Xvii в. отдельные звезды в каждом созвездии стали обозначаться буквами греческого алфавита. Несколько позже была введена числовая нумерация, употребляемая в настоящее время в основном для слабых звезд. Кроме того, яркие звезды (около 130) получили собственные имена. Например: a большого пса называется Сириусом, a возничего — капеллой, a лиры — Вегой, a Ориона — Бетельгейзе, b Ориона — ригелем, b Персея — алголем и т. д. эти названия и обозначения звезд применяются и в настоящее время. Однако границы созвездий, намеченные древними астрономами и представлявшие извилистые линии, в 1922 г. были изменены, некоторые большие созвездия были разделены на несколько самостоятельных созвездий, а под созвездиями стали понимать не группы ярких звезд, а участки звездного неба. Теперь все небо условно разделено на 88 отдельных участков — созвездий.
Наиболее яркие звезды в созвездиях служат хорошими ориентирами для нахождения на небе более слабых звезд, или других небесных объектов. Поэтому необходимо научиться быстро находить то или иное созвездие непосредственно на небе. Для этого следует предварительно изучить карту звездного неба и запомнить характерные контуры образуемые в созвездиях наиболее яркими звездами.
Масса
Если масса звезды меньше 0,08 MQ (MQ — масса Солнца), температура в ее недрах не достигает уровня, необходимого для сгорания водорода. Так, например, небесный объект с массой 0,06 MQ нагревается при помощи сил гравитации до температуры всего лишь до 2,5 миллионов градусов, что недостаточно для превращения водорода в гелий. Такой газовый шар способен жить лишь за счет сил гравитации. Спектр его излучения — преимущественно инфракрасный. Когда сила гравитации перестанет сжимать звезду (становится полностью вырожденным веществом), она теряет источник энергии. Вследствие этого шар остывает и превращается в черного карлика.
Если масса находится в пределах от 0,08 MQ до 4,0 MQ, то туманность превращается в легкую звезду. К группе легких звезд желтых карликов принадлежит и наше Солнце. Температура в недрах может достигать нескольких сотен миллионов градусов. Это означает, что в них не происходят все термоядерные реакции.
Более тяжелые звезды группы (от 1,4 MQ ДО 4,0 MQ) называются красным гигантом. В продолжении своей жизни и прежде всего в преклонном возрасте они избавляются от большей части своей плазмы, выбрасывая ее в межзвездное пространство. Результатом последнего выброса плазмы является планетарная туманность.
Красный гигант состоит из массивного вырожденного ядра земного диаметра и огромной редкой плазменной оболочки конвективной зоны.
Глобула или газо-пылевая туманность имеющая очерченные границы и высокую плотность, масса которой составляет 4,0 MQ-8,0 MQ, эволюционирует в массивную звезду, ядро которой нагревается до температуры свыше трех миллиардов градусов.
Идеальные условия для наблюдения звезд
Чтобы получить максимум от наблюдения звезд, необходимо находиться в идеальных условиях. Вот некоторые факторы, которые могут повысить видимость звезд в ночном небе:
- Отдаление от городской суеты и искусственного освещения. Чем дальше от городов, тем меньше искусственного света, которым он освещен, и больше звезд можно увидеть. Избегайте мест с яркими фонарями и улиц.
- Чистота и ясность воздуха. Наблюдайте в местах, где воздух свежий и мало загрязненный, таких как горы, побережья или открытые пространства вдали от промышленных районов.
- Благоприятная погода. Избегайте тумана, облачности и дождя. Чем яснее небо, тем больше звезд можно увидеть.
Важно помнить, что наибольшую видимость звезд можно достичь на расстояниях от городов не менее 80-100 километров. Также стоит учесть фазу Луны, так как полная Луна или ее яркие фазы могут затмить слабые звезды
Несколько известных звездных созвездий
На ночном небосклоне можно увидеть множество звездных созвездий, которые имеют свои уникальные истории и мифологические образы. Вот несколько известных из них:
Орион — одно из самых ярких звездных созвездий, которое можно наблюдать в зимние месяцы. Оно представляет собой силуэт охотника и включает такие звезды, как Бетельгейзе, Ригель и пояс Ориона.
Большая Медведица — это созвездие, очень популярное в Северном полушарии. Оно состоит из семи ярких звезд, образующих форму большой «ковш». Большая Медведица служит указателем на северную звезду Полярную.
Созвездие Лебедя, известное также как «Северный Крест», имеет форму перевернутой по течению Вишни. Оно включает звезду Денеб, которая является одной из ярчайших звезд на небосклоне.
Близнецы — созвездие, представляющее собой пару близнецов Кастора и Поллукса в греческой мифологии. Здесь можно наблюдать яркую звезду Кастор вместе со своим братом Поллуксом.
Созвездие Скорпиона — это яркое созвездие, которое изображает скорпиона. Главные звезды этого созвездия — Антарес, самая яркая звезда в нем и одновременно самая яркая на ночном небосклоне.
Эти и множество других звездных созвездий создают красивое зрелище на ночном небе и позволяют взглянуть на бесконечность Вселенной.
Размеры, масса и светимость звезд
Размеры и масса даже небольших звезд огромны. Например, Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру
и в 330000 раз массивнее нашей планеты!
Чтобы заполнить объем, который занимает в пространстве Солнце, нам потребовалось бы больше миллиона планет размером с Землю!
Сравнительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Земля на этой картинке — крайняя левая планета в первом, ближайшем ряду.
Но мы уже знаем, что Солнце обычная, средняя звезда. Есть звезды гораздо крупнее Солнца, как, например, звезда Сириус
, самая яркая звезда ночного неба. Сириус в 2 раза массивнее Солнца и в 1,7 раза больше его по диаметру. Он также излучает в 25 раз больше света, чем наша дневная звезда!
Другой пример — звезда Спика
, возглавляющая созвездие Девы. Ее масса в 11 раз больше Солнца, а светимость в 13000 раз выше! Вряд ли возможно даже представить себе испепеляюще мощное излучение этой звезды!
Но большинство звезд во Вселенной все-таки меньше Солнца. Они легче и светят гораздо слабее, чем наша звезда. Самые распространенные звезды называются красными карликами
, так как излучают в основном красный свет. Типичный красный карлик примерно в 2-3 раза легче Солнца, в 4 или даже 5 раз меньше его по диаметру и в 100 раз тусклее, чем наша звезда.
В нашей галактике порядка 700 миллиардов звезд. Из них не меньше 500 миллиардов окажется красными карликами. Но, к несчастью, все красные карлики настолько тусклые, что ни один из них не виден на небе невооруженным глазом! Чтобы наблюдать их, нужен телескоп или хотя бы бинокль.
Звезды, видимые глазу
Мы уже не раз слышали, что только в видимой Вселенной триллионы звезд. Но есть нюанс — далеко не все из них человеку видны. Все дело в блеске, или звездной величине — тусклые светила вблизи выглядят ярче, чем очень мощные вдалеке. Чем меньше звездная величина, тем лучше видна звезда — но существует предел, после которого даже самый зоркий взгляд не различит звезду. Планка для человеческого глаза — звездная величина +7. Конкретная величина колеблется между +6 и +8 в зависимости от остроты зрения и темноты неба.
Звезды в телескоп (справа) и невооруженным глазом (слева)
В итоге из всего необъятного количества звезд человек может увидеть на небе… всего 6000! Но и это приблизительное число. Как мы уже знаем, небесная сфера делится на два полушария, в каждом из которых видно до 3000 звезд. Более того, часть звезд находится у горизонта, где их наблюдать очень сложно — их скрывает плотная атмосфера. А еще надо делать поправку на реальность, где нет идеально ровного горизонта. Его постоянно усложняют деревья, здания, холмы и прочие неровности ландшафта, уменьшая количество одновременно видимых звезд до 2500.
Интересный факт — все эти препятствия приводят к тому, что крупные обсерватории строятся в горах, на отдалении от поселений. Там атмосфера не столь плотная, а горизонта на самой высокой горе доступно больше. Особенно популярны горы у моря или океана: водная гладь, наверное, единственный в мире ровный горизонт.
Но даже это число доступно при идеальных условиях наблюдения — то есть темной безлунной ночью. Летом небо у краев ярче, чем зимой, а любой городской фонарь создает засветку. Посреди большого города число звезд на небесах падает сразу до 200–300. Следовательно, лучший вид на звезды открывается лишь зимой, на отдалении больше 5 километров от любого населенного пункта или освещенной дороги.
Чтобы увидеть больше звезд, приходится забираться очень далеко. Фото сделано с большой выдержкой.
Почему звезды не видны днем. Почему днем не видно звезд и как можно их увидеть
Чистое звездное небо – это зрелище невероятной красоты. Однако, учитывая то, что наблюдать его мы имеем возможность достаточно часто, мы стали забывать об этом. Впрочем, сегодняшний вопрос, который мы ставим на повестку дня, заключается в том, почему днем звезды не видны.
Почему мы не видим звезды днем
Разумеется, в дневное время Земля не отворачивается от звезд, и не заставляет их таким образом исчезнуть. Звезды находятся повсюду, их миллионы, однако, как известно, находятся они далеко.
Несмотря на то, что Солнце – это тоже звезда, а также на тот факт, что многие из тех звезд, которые мы можем наблюдать в ночном небе, светят намного сильнее Солнца, их свет доходит до нас не таким ярким.
Именно поэтому, в то время, когда на одном из Земных полушарий наблюдается день, в связи с тем, что оно повернуто к Солнцу, свет нашего естественного светила является более сильным, чем излучение, исходящее от любой из видимых нам звезд. Звезды в небе остаются, однако их свет «заглушается» освещением, которое создается Солнцем.
Возможно, подобное объяснение может стать достаточно сложным для понимания, однако, используя простую аналогию, можно предельно просто пояснить природу такого явления, при котором звезды днем не видны. Представьте себе обычный фонарик и вспомните, насколько хорошо с помощью такого приспособления можно осветить улицу или помещение в ночное время, в полной темноте.
Однако включите этот фонарик на улице в дневное время или же в хорошо освещенном помещении. Едва ли вы заметите хоть какие-либо следы от его света.
Аналогичная ситуация происходит и в космических масштабах: когда Земля поворачивается и на одном из её полушарий наступает ночь, люди с поверхности нашей планеты имеют возможность наблюдать звездное небо. Когда же на данном полушарии вновь наступает день, и Солнце освещает все уголки поверхности планеты, звезды становятся недоступны для наших взглядов, ведь мощность солнечных лучей намного выше чем, сила свечения многочисленных звезд.
Можно ли увидеть звезды днем и как это сделать
Стоит также отметить, что способы увидеть звезды днем существуют. Однако для этого необходимо использовать соответствующее оборудование. Речь идет о специальных телескопах, способных показывать изображение в радиодиапазоне. С помощью такого оборудования можно увидеть звезды даже в светлое время суток. Однако это условие касается лишь сверхновых звезд.