Связанные понятия
Светово́й год (русское обозначение: св. год; международное: ly) — единица измерения расстояния в астрономии, равная расстоянию, которое электромагнитные волны (свет) проходят в вакууме не испытывая влияния гравитационных полей за один юлианский год. По отношению к СИ является внесистемной, однако используется в астрономической системе единиц.
Видимая звёздная величина (m) — мера яркости небесного тела (точнее, освещённости, создаваемой этим телом) с точки зрения земного наблюдателя. Обычно используют величину, скорректированную до значения, которое она имела бы при отсутствии атмосферы. Чем ярче объект, тем меньше его звёздная величина.
Двойная звезда , или двойная система, — система из двух гравитационно связанных звёзд, обращающихся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. Двойные звёзды — весьма распространённые объекты. Примерно половина всех звёзд нашей Галактики принадлежит к двойным системам.
Близнецы ́ (лат. Gemini) — зодиакальное созвездие северного полушария неба, наиболее яркие звёзды — Поллукс и Кастор, имеют блеск соответственно 1,16 и 1,59 визуальной звёздной величины. В созвездии Солнце находится с 20 июня по 20 июля. Наилучшие условия видимости в декабре—январе. Видно на всей территории России.
Звезда ́ — массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которого происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза. Ближайшей к Земле звездой является Солнце — типичный представитель спектрального класса G.
Упоминания в литературе
Это означает, что все галактики удаляются от нас, причем скорость «разлета» по мере удаления галактик растет. Она достигает огромных значений. Так, например, найденная по красному смещению скорость удаления радиогалактики Лебедь А близка к 17 тыс. км/с. Еще 25 лет назад рекорд принадлежал очень слабой (в оптических лучах 20-й величины} радиогалактике 3С 295. В 1960 г. был получен ее спектр. Оказалось, что известная ультрафиолетовая спектральная линия, принадлежащая ионизованному кислороду, смещена в оранжевую область спектра! Отсюда легко найти, что скорость удаления этой удивительной звездной системы составляет 138 тыс. км/с, или почти половину скорости света! Радиогалактика 3С 295 удалена от нас на расстояние, которое свет проходит за 5 млрд лет. Таким образом, астрономы исследовали свет, который был излучен тогда, когда образовывались
Солнце и планеты, а может быть, даже «немного» раньше… С тех пор открыты еще более удаленные объекты (гл. 6).
Если бы наше газово-пылевое облако закручивалось сильнее, имея больший момент импульса и, как следствие, большую массу в районе Юпитера, Солнечная система тоже сформировалась бы с двойной звездой.
Солнце было бы меньше, а Юпитер, вместо того чтобы стать гигантской, насыщенной водородом планетой, вырос бы до размеров небольшой, богатой водородом звезды. Возможно, жизнь процветала бы между двумя звездами. Или вторая звезда послужила бы дополнительным источником энергии, необходимым для поддержания жизни. Однако гравитационная динамика в двухзвездной системе непредсказуема, и могло бы случиться так, что Земля, активно перемещаясь между двумя мощными источниками притяжения, оказалась бы непригодной для жизни планетой с вытянутой орбитой, неустойчивым вращением и бурными колебаниями климата.
Сейчас будет полезно обратиться к геологической истории Земли. Считается установленным, что во времена зарождения жизни (около 3,8–4,2 миллиарда лет назад) температура на поверхности планеты составляла около 70 град. по Цельсию. Вероятно, именно поэтому даже одноклеточная жизнь с трудом переносит большие температуры. Несомненно, в то время планета была покрыта постоянной облачностью из-за высокого, при такой температуре, давления паров воды (а значит планета обладала большим альбедо). Атмосфера состояла в основном из газов, вызывающих парниковый эффект. В результате, даже при меньшей, чем сейчас на 30% светимости
Солнца температура у поверхности была (по нашим меркам) очень большой. Конечно, в то время тепловой поток от недр планеты к ее поверхности тоже был больше. Планета тогда была моложе, радиоактивных элементов было больше и энергии распада тоже выделялось больше, кора планеты была тоньше, поток приливной энергии от более близкой Луны тоже был выше. Однако нет никаких оснований полагать, что поток тепла от недр определял климат на планете, имей она прозрачную для тепловых лучей атмосферу. Эти соображения позволяют говорить о решающем для биосферы планеты влиянии на ее температурный режим количества парниковых газов в атмосфере во все времена. Если сейчас попытаться вернуть атмосферу к древнему составу, то, при возросшей светимости Солнца, Земля перейдет в состояние теплового режима близкого к венерианскому, т. к. все океаны испарятся, а водяной пар (как один из самых эффективных парниковых газов) усилит эффект перегрева.
Долгое время нерешенным оставался вопрос о нагреве солнечной короны до высоких температур, в сто раз превосходящих температуру хромосферы и в сотни раз – температуру поверхности. Спутниковые наблюдения прояснили многие аспекты, однако в деталях этот вопрос до сих пор не решен. Тем не менее понятно, что основную роль играют магнитогидродинамические волны (волны в плазме, для существования которых важно присутствие магнитных полей), приносящие энергию от поверхности
Солнца . Большое значение в механизме нагрева имеют также магнитные поля, простирающиеся от фотосферы до короны. Наблюдения показывают, что самые горячие области короны обычно связаны со структурами магнитного поля.
Обычно активность
Солнца выражается путем определения количества пятен, возникающих на его поверхности. Степень интенсивности влияния пятен на земные процессы обусловлена размерами занятых ими площадей. Количественно процесс пятнообразования на Солнце характеризуется относительным числом солнечных пятен (индекс Вольфа), которое представляет собой комбинацию полного числа групп пятен и количества пятен во всех группах [9]. Во время максимальной активности начальная скорость выбрасываемого Солнцем вещества в виде корпускул и сила лучевого давления значительно превышают магнитные силы солнечного поля, что в свою очередь вызывает ослабление потока космических лучей, способных проникнуть в Солнечную систему извне [2]. В те промежутки времени, когда пятно проходит через плоскость центрального меридиана Солнца, его излучение становится максимальным. Причем спектр солнечного пятна значительно отличается от нормального спектра Солнца. Эти два спектра принадлежат телам различных возрастов, разнообразных по химическому составу и физическому состоянию. Ультрафиолетовая часть спектра (чем больше пятен, тем больше ультрафиолетовое излучение) заметно воздействует на состояние биологических объектов, сказывается на пертурбациях в ходе земных электрических и магнитных явлений.
Связанные понятия (продолжение)
Больша́я Медве́дица (лат. Ursa Major) — созвездие северного полушария неба. Семь звёзд Большой Медведицы составляют фигуру, напоминающую ковш с ручкой. Две самые яркие звезды — Алиот и Дубхе — имеют блеск 1,8 видимой звёздной величины. По двум крайним звёздам этой фигуры (α и β) можно найти Полярную звезду.
Орбитальный период — время, за которое небесное тело совершает полный оборот вокруг внешнего центра притяжения или вокруг общего с другим небесным телом центра масс.
Кра́тная звезда ́ состоит из трёх или более звёзд, которые выглядят с Земли близкими друг к другу. Эта близость может быть просто видимостью (звезды, расположенные на разных расстояниях, находятся близко по лучу зрения) — в этом случае звезда называется оптически кратной, или является следствием того, что звёзды находятся физически близко и связаны друг с другом гравитацией — в этом случае звезда называется физически кратной. Физически кратные звёзды — это разновидность кратной звёздной системы.
Волопа́с (лат. Boötes от греч. Βοώτης, «пахарь (на волах)»; Boo) — созвездие северного полушария неба. Наиболее благоприятные условия для наблюдения — весна и первая половина лета. Созвездие видно на всей территории России.
Во́лосы Верони́ки (лат. Coma Berenices) — созвездие северного полушария неба. Занимает на небе площадь в 386,5 квадратного градуса и содержит 64 звезды, видимые невооружённым глазом, из них ярче 6m — 50. В этом созвездии лежит северный полюс Галактики и видны тысячи галактик и сотни их скоплений.
Андроме́да (лат. Andromeda) — созвездие северного полушария звёздного неба. Содержит три звезды второй звёздной величины и спиральную галактику Андромеды (M31), видимую невооружённым глазом и известную с X века.
Экзоплане́та (др.-греч. ἔξω, exō — вне, снаружи), или внесолнечная планета, — планета, находящаяся вне Солнечной системы. Долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд оставалась неразрешённой, так как планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая — на расстоянии 4,24 световых года). Первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов.
Во́лк (лат. Lupus) — созвездие южного полушария неба, расположенное между Центавром и Скорпионом. В России наблюдается частично в центральных и в южных районах, однако полная видимость — к югу от 35° северной широты. Самая яркая звезда созвездия - α Волка имеет звёздную величину 2,3m; в пределах территории России эта звезда восходит лишь на юге Дагестана. Лучшие условия видимости в мае.
Переме́нная звезда ́ — звезда, яркость которой изменяется со временем в результате происходящих в её районе физических процессов. Строго говоря, блеск любой звезды меняется со временем в той или иной степени. Например, величина выделяемой Солнцем энергии изменяется на 0,1 % в течение одиннадцатилетнего солнечного цикла, что соответствует изменению абсолютной звёздной величины на одну тысячную. Переменной называется звезда, изменения блеска которой были надёжно обнаружены на достигнутом уровне наблюдательной...
Кра́сный гига́нт — звезда поздних спектральных классов с высокой светимостью и протяжёнными оболочками. Примерами красных гигантов являются Арктур, Альдебаран, Гакрукс и Мира.
Годичный параллакс звезды — это изменение координат звезды, вызванное изменением положения наблюдателя из-за обращения Земли вокруг Солнца. Является доказательством движения Земли вокруг Солнца и основным методом измерения расстояний до звёзд. Величина годичного параллакса данной звезды равна углу, под которым большая полуось земной орбиты видна с расстояния этой звезды. Ввиду огромных расстояний до звёзд годичные параллаксы даже у ближайших из них не превосходят одной секунды дуги.
Оранжевый карлик — звезда главной последовательности спектрального класса K и класса светимости V. Это звёзды, занимающие промежуточное положение между красными карликами главной последовательности класса M и жёлтыми карликами класса G. Оранжевые карлики имеют массы от 0,5 до 0,8 солнечных масс и эффективную температуру 3900-5200 K.
Созве́здия — в современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами.
Подробнее: Созвездие
Водоле́й (лат. Aquarius) — большое зодиакальное созвездие, находящееся между Козерогом и Рыбами. Известный астеризм в Водолее — «Кувшин», маленькая Y-образная группа из пяти звёзд, «оседлавшая» небесный экватор. Центральная из этих звёзд, ζ Водолея, — двойная. Интересны также шаровое скопление M 2 и планетарные туманности «Сатурн» и «Улитка» (NGC 7009 и NGC 7293). В Водолее лежит радиант метеорного потока Дельта-Аквариды, активного в конце июля.
Весы ́ (лат. Libra) — зодиакальное созвездие, лежащее между Скорпионом и Девой. Содержит 83 звезды, видимые невооружённым глазом. Созвездие Весов — одно из наиболее заметных созвездий Зодиака, несмотря на то, что лишь шесть его звёзд ярче 4-й звёздной величины. Солнце находится в созвездии с 31 октября по 22 ноября. Наиболее благоприятные условия видимости в апреле — мае. Полностью наблюдается в центральных и южных районах России.
Жёлтый карлик — класс небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000—6000 K. Соответственно своему названию, по результатам фотометрии они имеют жёлтый цвет, хотя субъективно их цвет воспринимается человеком как наиболее чистый белый (более горячие звёзды будут восприниматься человеком как голубоватые или голубые). Основным источником их энергии является термоядерный синтез гелия из водорода. Самым известным жёлтым карликом является...
Большой Пёс (лат. Canis Major) — созвездие южного полушария неба, самая яркая звезда — Сириус, имеет блеск −1,46m. Наилучшие условия видимости в декабре—январе. Расположено к юго-востоку от Ориона («под правой ногой»); частично лежит в Млечном Пути. На территории России наблюдается полностью в южных и центральных районах и частично — в северных.
Ле́бедь — созвездие северного полушария неба. Яркие звёзды образуют характерный крестообразный рисунок — астеризм Северный крест, вытянутый вдоль Млечного Пути. У древних людей он ассоциировался с летящей птицей: вавилоняне называли созвездие «лесной птицей», арабы — курицей.
Кра́сный ка́рлик — согласно диаграмме Герцшпрунга — Рассела, маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или поздний К.
Углеродная звезда — это более поздний вид обычных звёзд красных гигантов (или изредка красных карликов), в атмосфере которых содержится больше углерода, чем кислорода; два компонента смешиваются в верхних слоях звезды, образуя монооксид углерода, который связывает весь кислород в атмосфере, оставляя атомы углерода свободными для образования других углеродных соединений, дающих звезде «черноватую» атмосферу и ярко-красный вид при наблюдении извне.
Ли́ра (гудж. લેયરા , лат. Lyra, Lyr) — небольшое созвездие северного полушария, лежащее между Геркулесом и Лебедем.
Субгига́нт — бывшая звезда главной последовательности, подобная Солнцу или несколько более массивная, чем Солнце, в ядре которой иссякло водородное топливо и началось горение водорода в оболочке ядра, однако ещё не началось горение гелия.
Невооружённый глаз — образное выражение, относящееся к зрительному восприятию человека, не использующего вспомогательное оборудование, такое как телескоп, микроскоп, увеличительное стекло, очки, монокль, линзы или бинокль, и имеющему нормальное зрение. Люди с ослабленным зрением невооружённым глазом видят меньше и вынуждены «вооружать глаз» очками или линзами.
Скорпио́н (лат. Scorpius) — южное зодиакальное созвездие, расположенное между Стрельцом на востоке и Весами на западе целиком в Млечном Пути, граничит со Змееносцем на севере и Жертвенником на юге.
Стреле́ц (лат. Sagittarius, Sgr) — зодиакальное созвездие, лежащее между Козерогом и Скорпионом.
Яркие гиганты — звезды, лежащие между гигантами и сверхгигантами. С одной стороны, эти звёзды обладают светимостью, сравнимой со светимостью сверхгигантов, но с другой стороны обычно недостаточно массивны, чтобы быть классифицированы как сверхгиганты. Масса ярких гигантов может не превышать несколько масс Солнца.
Подробнее: Яркий гигант
Карликовые новые или звезды типа U Близнецов (U Gem, UG) являются одним из видов катаклизмических переменных звёзд — тесной двойной звёздной системой, в которой один из компонентов — белый карлик, на который аккрецируется вещество со спутника. Они похожи на классические новые звёзды в том плане, что белый карлик участвует в периодических вспышках, но механизмы вспышек разные: в классических новых звёздах вспышка — результат термоядерной реакции и детонации аккрецировавшего водорода, в то время как...
Подробнее: Карликовая новая
Спектра́льные кла́ссы — классификация звёзд по спектру излучения, в первую очередь, по температуре фотосферы. Различия в спектрах звёзд обусловливаются различием физических свойств их атмосфер, в основном, температуры и давления (определяющих степень ионизации атомов). Вид спектра зависит также от наличия магнитных и межатомных электрических полей, различий в химическом составе, вращения звёзд и от других факторов.
Шкала Бортля (англ. Bortle scale) — представляет собой девятиуровневую шкалу, которая измеряет яркость ночного неба в определённом месте. Она количественно определяет астрономическую наблюдаемость небесных объектов и помех, вызванных световым загрязнением. Джон Э. Бортль создал шкалу и опубликовал её в журнале Sky & Telescope в феврале 2001 года, чтобы, во-первых, помочь астрономам-любителям оценить темноту места наблюдения, а во-вторых, сравнить темноту наблюдательных мест. Шкала построена от Класса...
В этот
список ближайших к Земле звёзд, отсортированный в порядке увеличения расстояния, вошли звёзды, расположенные в радиусе 5 пк (16,308 св. года) от Земли. Включая Солнце, в настоящее время известны 57 звёздных систем, которые могут находиться в пределах этого расстояния. Эти системы содержат в общей сложности 64 звезды и 13 коричневых карликов.
Орёл (лат. Aquila) — экваториальное созвездие. Западная его часть лежит в восточной ветви Млечного Пути, южнее Стрелы. Площадь созвездия — 652,5 квадратного градуса, число звёзд ярче 6m — 70.
Рак (лат. Cancer) — самое неприметное зодиакальное созвездие, которое можно увидеть лишь в ясную ночь между созвездиями Льва и Близнецов. Самая яркая звезда (β Рака) имеет видимую звёздную величину 3,53m.
Бе́лые ка́рлики — проэволюционировавшие звёзды с массой, не превышающей предел Чандрасекара (максимальная масса, при которой звезда может существовать как белый карлик), лишённые собственных источников термоядерной энергии.
Подробнее: Белый карлик
Кассиопе́я (лат. Cassiopeia) — созвездие Северного полушария неба. Ярчайшие звёзды Кассиопеи (от 2,2 до 3,4 звёздной величины) образуют фигуру, похожую на буквы «М» или «W». Созвездие занимает на небе площадь в 598,4 квадратного градуса и содержит около 90 звёзд ярче 6m (то есть видимых невооружённым глазом). Большая часть созвездия лежит в полосе Млечного Пути и содержит много рассеянных звёздных скоплений.
Кори́чневые ка́рлики, или бу́рые ка́рлики («субзвёзды», или «химические звёзды»), — субзвёздные объекты (с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера). Как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах лёгких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и после исчерпания...
Подробнее: Коричневый карлик
Единоро́г (лат. Monoceros от греч. μονόκερως), экваториальное созвездие. Занимает на небе площадь в 481,6 квадратного градуса и содержит 146 звёзд, видимых невооружённым глазом. Лежит в Млечном пути, однако ярких звёзд не содержит. Местонахождение созвездия — внутри зимнего треугольника, образованного яркими звёздами — Сириусом, Проционом и Бетельгейзе, по которым его легко найти. Единорог — одно из 15 созвездий, через которые проходит линия небесного экватора. Видно в центральных и южных районах...
Корма ́ (лат. Puppis, Pup) — созвездие южного полушария небесной сферы, лежит в Млечном пути. Занимает площадь в 673,4 квадратного градуса, содержит 241 звёзду, видимых невооружённым глазом. Частично созвездие видно почти на всей территории России, и чем южнее наблюдатель, тем большая часть созвездия наблюдается. Видимость ярчайшей звезды этого созвездия ζ Кормы начинается на широте 50°. В Адлере эта звезда восходит примерно на 6°30', а на юге Дагестана - примерно на 8°30'. В самых южных городах и...
Геркулес (лат. Hercules) — созвездие северного полушария неба. Площадь в 1225,1 квадратного градуса, 235 звёзд, видимых невооружённым глазом. Видно на всей территории России. На юге России и бывшего СССР созвездие кульминирует в области зенита. Наиболее благоприятные условия видимости в июне.
Гига́нт — тип звёзд со значительно бо́льшим радиусом и высокой светимостью, чем у звёзд главной последовательности, имеющих такую же температуру поверхности. Обычно звёзды-гиганты имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов и светимости от 10 до 1000 светимостей Солнца. Звёзды со светимостью большей, чем у гигантов, называются сверхгиганты и гипергиганты. Горячие и яркие звёзды главной последовательности также могут быть отнесены к белым гигантам. Помимо этого, из-за своего большого радиуса и высокой...
Подробнее: Звезда-гигант
Спектрально-двойной — называют систему двойных звёзд, если двойственность обнаруживается при помощи спектральных наблюдений. Обычно это системы, у которых скорости компонентов достаточно велики, а расположены они настолько близко, что увидеть их раздельно с использованием современных телескопов невозможно. В результате орбитального движения звёзд вокруг центра масс одна из них приближается к нам, а другая от нас удаляется, их лучевые скорости (вдоль направления на наблюдателя) неодинаковы и, как...
Подробнее: Спектрально-двойные звёзды
Сверхгига́нт ы — одни из самых массивных звёзд. На диаграмме Герцшпрунга — Рассела расположены в верхней части. В Йеркской классификации сверхгигантам соответствуют классы Ia (яркие сверхгиганты) и Ib (менее яркие сверхгиганты). Обычно полная (болометрическая) абсолютная звёздная величина сверхгиганта находится между −5m и −12m. Особо яркие сверхгиганты, ярче −8m часто классифицируются как гипергиганты.
Неправильные переменные звёзды — разновидность переменных звёзд, чьи вариации яркости изменяются по непериодическому закону. Существует 2 типа неправильных переменных: эруптивные и пульсирующие.
Подробнее: Неправильная переменная звезда
Пега́с (лат. Pegasus) — созвездие северного полушария звёздного неба. Расположен к юго-западу от Андромеды. Занимает на небе площадь в 1120,8 квадратного градуса и содержит 166 звёзд, видимых невооружённым глазом.
Возни́чий (лат. Auriga) — созвездие северного полушария неба. Самая яркая звезда — Капелла, 0,1 визуальной звёздной величины. Наиболее благоприятные условия видимости в декабре — январе. Видно на всей территории России.
Упоминания в литературе (продолжение)
Тепловой баланс планет в прошлом можно рассчитать. Радиоактивное тепло и гравитационная дифференциация вносили сколько-нибудь заметный вклад лишь в первые 50–100 млн лет истории планеты. Выделение тепла за счет приливного трения тоже было велико лишь в первые 10–20 млн лет после образования Луны и с тех пор неуклонно снижалось. Основным источником тепла для планет практически всегда было
Солнце . Светимость молодого Солнца, после того как оно прошло стадию T Тельца с мощными ультрафиолетовыми вспышками и вышло на устойчивый режим термоядерных реакций, была примерно на 30 % ниже современного уровня. Если бы Земля тогда имела такую же атмосферу, как сейчас, она бы полностью покрылась льдами. Однако следы оледенений в геологической летописи архейского периода ограничены одним эпизодом 2,9 млрд лет назад, а из более древних времен известны только океанские и озерные осадки. Следовательно, древняя атмосфера Земли создавала сильный парниковый эффект.
Наши самые большие оптические телескопы недостаточно мощны, чтобы обнаружить, есть ли какие-нибудь планеты вокруг альфы Центавра, ближайшей к нам звезды, находящейся на расстоянии четырех световых лет. До недавних пор такое обнаружение казалось невозможным. Радиоастрономы наблюдали возмущения в сигналах, поступавших с
Солнца , когда планеты Юпитер и Сатурн занимали определенные положения, и предположили, что их сила притяжения периодически оказывает большее воздействие на солнечную радиацию. Периодические возмущения в излучениях с других непарных звезд наводили на мысль о схожем явлении, и есть основания быть уверенными в том, что звезда Барнарда, находящаяся от нас в шести световых годах, имеет невидимого двойника, а у тау Кита, удаленной от нас на одиннадцать световых лет, также есть планеты. Русские астрономы полагают, что лазерные вспышки со звезды 61 Лебедя в 1894 и 1908 гг. были ответами на явный сигнал с Земли – извержение вулкана Кракатау в 1883 г. При образовании звезды вращаются быстро, затем в какой-то момент их вращение замедляется, а их энергию выкачивают сопутствующие им планеты. Наблюдения наводят на мысль о том, что, чтобы узнать, были ли у звезды свои планеты, достаточно лишь измерить скорость ее вращения. Неустойчивость в движении звезды в настоящее время можно считать доказательством не обнаруженных при ней планет.
Состояние нашей звезды намного стабильнее большинства сопоставимых звезд, так как в течение солнечного цикла интенсивность излучения примерно постоянна, увеличиваясь в момент максимума всего на 0,1 %. В ядре
Солнца постоянно происходит превращение водорода в гелий, первый составляет примерно 73 % от всей массы Солнца, а второй примерно 25 %. Если выразиться по-другому, то при температуре более 14 млн градусов осуществляется термоядерная реакция, в результате которой из четырех протонов образуется гелий-4. Каждую секунду около 4 млн тонн вещества превращается в лучистую энергию, генерируется солнечное излучение. Оно несет Земле жизненно необходимую энергию соответствующего спектра и интенсивности.
Каждую секунду наше
Солнце излучает огромное количество энергии, именно благодаря этой энергии возникла и существует на Земле жизнь. Но до Земли доходит лишь маленькая часть колоссальной энергии, испускаемой нашей звездой, – всего лишь половина миллиардной ее части. Резкое увеличение количества поступающей космической энергии не улучшило бы условия жизни на Земле, а скорее всего, уничтожило бы саму жизнь. Даже сравнительно небольшое увеличение интенсивности космического излучения приводит к трагическим последствиям. Хорошо известно, что каждые одиннадцать лет Солнце начинает проявлять особую активность, и это продолжается 2–3 года. Гигантские потоки Солнечных газов взлетают над поверхностью звезды на сотни тысяч километров и, оторвавшись, устремляются в космическое пространство. Иногда потоки таких частиц, обладающих огромной энергией, попадают в околоземное пространство. Ученые установили: этот одиннадцатилетний цикл сильно влияет на самочувствие земных живых организмов. Например, вспышки эпидемий некоторых заболеваний точно совпадают по времени с повышением солнечной активности. Получается, что даже находясь на громадном расстоянии от Земли, Солнце продолжает руководить ходом жизненных процессов на ней.
На исходе 1940–х годов проницательные астрофизики пришли к выводу, что
Солнце должно собирать газ из межзвездного пространства, а потому смело предсказали существование ветра, дующего в сторону Солнца. Вскоре реальность солнечного ветра была подтверждена, однако с небольшой поправкой: ветер дует не к Солнцу, а от него. Вместо того чтобы собирать газ из межзвездного пространства, Солнце выбрасывает во все стороны свое вещество со скоростью миллион тонн в сутки. Солнечный ветер представляет собой постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны в космическое пространство (почти в вакуум). Частицы солнечного ветра, преодолевая солнечное притяжение, движутся от Солнца с постепенно нарастающей скоростью – их «подталкивает» более горячий газ. В основании короны (на расстоянии около 20 тысяч километров от поверхности Солнца) их радиальная скорость составляет несколько сотен метров в секунду, на расстоянии нескольких радиусов от Солнца они достигают скорости 100–150 километров в секунду. Вблизи Земли скорость солнечного ветра равна приблизительно 400 километрам в секунду, а плотность–10 частицам на кубический сантиметр, то есть в миллиард миллиардов раз ниже, чем плотность земной атмосферы при нормальном давлении. Солнечный ветер состоит главным образом из протонов и электронов, но в нем присутствуют также ядра гелия и других элементов.
Наша планета постоянно находится в потоке галактических космических лучей (ГКЛ) – заряженных частиц сверхвысокой энергии, по большей части протонов, происхождение которых до конца не выяснено. Исследователи склонны считать интенсивность ГКЛ постоянной в течение длительного периода времени. Взаимодействуя с атомами атмосферы, космическое излучение приводит к образованию радиоактивных атомов некоторых элементов, например радиоуглерода (14C) и бериллия (7Be и 10Be) – так называемых космогенных радионуклидов. Проникновению космического излучения в атмосферу препятствует магнитосфера
Солнца . То есть чем активнее Солнце, тем меньше поток космических лучей и тем меньше образуется космогенных радионуклидов. Следовательно, анализируя годичные кольца деревьев на радиоактивный углерод или донные отложения, ледники и конкреции на радиоактивный бериллий, мы узнаем, как менялась солнечная активность, и увидим рост активности этих радионуклидов, соответствующий минимуму Маундера. Более того, тот факт, что два радионуклида с очень разным геохимическим поведением (углерод и бериллий) имеют сходное распределение в естественных архивах, означает, что это распределение обусловлено именно разной интенсивностью образования, а не влиянием общих, например, климатических факторов [157]. Так было доказано, что минимум Маундера действительно был. Так же можно наблюдать минимумы солнечной активности Дальтона, Шпёрера, Вольфа и Орта, имевшие место в течение прошедшего тысячелетия, причем три последних – ещё до начала астрономических наблюдений числа пятен. По времени они примерно соответствуют Малому ледниковому периоду.
Чем меньше дистанция, разделяющая двойные звезды, тем больше скорость вращения. Расстояния между некоторыми звездами, настолько малы, что период обращения этих звезд равен всего нескольким часам. (Для сравнения заметим, что период обращения Земли вокруг
Солнца равен одному году.) Но иногда их удаленность друг от друга в сотни раз превышает диаметр Солнечной системы, а периоды обращения составляют миллионы земных лет. В первом случае двойные звезды кажутся одной звездой даже в самый сильный телескоп, и то, что звезды две астрономы определяют лишь по особенностям линий спектров излучения таких систем или по изменению блеска, которое возникает из-за затмения одной части двойной звезды другой. Такие двойные звезды называются спектральными. В противоположность им визуальные двойные звезды при наблюдении в телескоп представляются системами, состоящими из двух или нескольких объектов.
Для объяснения «парадокса» за последние полстолетия были предложены десятки гипотез. И продолжают появляться новые. Последние, правда, принадлежат перу (клавиатуре) исключительно астрофизиков и прочих специалистов, от геологии далеких. (Трудно сказать, что им мешает набрать в поисковике выражение «faint young Sun paradox» и получить пару-другую сотен статей по теме, авторами 99 % которых окажутся геофизики и геохимики.) Как любые достижения, и особенно псевдодостижения науки, которые на слуху, будоражат сознание обывателей и те клюют на нелепые сочетания слов вроде «наномойка» или «нанопарикмахерская», так и какая-нибудь модная «темная энергия» начинает привлекаться для объяснения любых явлений. И тогда «при разумном значении локальной постоянной Хаббла легко объяснить, почему Земля получала приблизительно постоянную плотность потока солнечного излучения на протяжении длительного периода в прошлом» – автор цитаты из статьи, опубликованной в научном журнале, имеет в виду поступательное удаление Земли от
Солнца в поле однородного распределения «темной энергии». Или, поскольку светимость Солнца зависит от его массы и величины гравитационной постоянной, при более высоких значениях последней светимость была выше, а орбита Земли – практически круговой и меньшего радиуса, на которой планета получала больше энергии. Сама же гравитационная постоянная превратилась в «переменную» под влиянием все той же «темной энергии». Если бы Земля была «чугуниевой болванкой», могло быть что угодно, но наша планета – сложное геобиологическое явление, и подобные перестройки орбитальных параметров не могли бы не оставить на ней следов.
Вряд ли можно сейчас установить, родилось ли
Солнце в составе рассеянного скопления или возникло в результате сжатия одиночной глобулы, – слишком уж много прошло времени. Без малого 5 млрд лет – срок совершенно запредельный для рассеянного скопления, столько времени они не живут. Зато одиночность Солнца оказалась благоприятным фактором для возникновения и развития жизни на Земле. В двойных звездных системах устойчивые планетные орбиты возможны либо вокруг одной из звезд (если пара широкая), либо (при тесной паре) вокруг центра масс всей системы. При этом вероятность попадания землеподобной планеты в область температур, благоприятных для развития жизни, гораздо ниже, чем в случае одиночной звезды. В нашей же системе орбиты планет оставались стабильными на протяжении миллиардов лет. Одной из планет повезло оказаться как раз на нужном удалении от Солнца, чтобы на ее поверхности развилась жизнь…
Согласно современным представлениям, образование планет начинается в центре протопланетного диска и со временем распространяется на его периферию, очищая окрестности звезды от пыли. Есть наблюдательные подтверждения этого. Так, исследование инфракрасного спектра звезды типа Т Тельца (TW Гидры) с возрастом 107 лет показало, что пыль в околозвездной зоне с радиусом около 4 а.е. отсутствует [Calvet et al., 2002]. Согласно этой работе, расстояние в 4 а.е. совпадает с ожидаемым размером зоны, в которой успели сформироваться планеты в протяженном (около 100 а.е.) пылевом диске, окружающем эту звезду. Если принять массу звезды равной массе
Солнца , а массу диска равной 0,06 массы Солнца, то положение «фронта» активного планетообразования оказывается совпадающим с положением Плутона, который являет собой пример планеты на стадии формирования. За фронтом планетообразования расположен протяженный пылевой диск, во внутренних
О влиянии
Солнца на Землю астрономы судят по изменениям на его поверхности. Наша звезда – это огромный газовый шар и одновременно термоядерный реактор, где постоянно происходят разные процессы. На Солнце бывают пятна, вспышки и петли. Их появление означает изменение геомагнитной обстановки. Этот прогноз можно дать на сутки вперед, не более, пока вещество долетит до Земли и вонзится в магнитосферу планеты.
В этой главе мы более подробно остановимся на тех процессах во Вселенной, которые в какой-то мере понятны в настоящее время. Первый процесс – это образование планет. Благодаря тому же «Хабблу» обнаружены уже тысячи планет вне Солнечной системы вокруг различных звезд, и сообщения о новых планетах приходят чуть ли не каждый день. Причем у планет может быть более одного «
солнца ». В созвездии Скорпиона на расстоянии 22 световых года от нас обнаружена планета, по размеру близкая к Земле, вращающаяся вокруг звезды, которая, в свою очередь, вместе с ней вращается вокруг двойной звезды. То есть на этой планете существует большая проблема с ночью (рис. 1.2), что может быть очень даже хорошо для существования жизни. Наиболее распространенная теория (способ) формирования планет заключается в том, что пылевые околозвездные образования под действием гравитационных сил сначала образуют зародыши планет, которые притягивают к себе все большее количество космических тел до формирования полноценных объектов. Тем не менее в последнее время предложено еще несколько вариантов формирования планет. Например, гипотеза гравитационной неустойчивости, в результате которой планеты могут формироваться путем внезапного коллапса, приводящего к разрушению первичного газопылевого облака. Если рассмотреть все эти способы с точки зрения патентного законодательства, то они являются полноценными изобретениями, так как в них имеется новая последовательность действий и технический результат. Разумеется, мы не предполагаем получения патентов на подобные изобретения, ведь для этого необходимо желание автора.
Геомагнитной бурей называется возмущение магнитного поля Земли, возникающее во время его столкновения с ударной волной высокоскоростных потоков солнечного ветра[4]. Ударная волна солнечного ветра возникает во время вспышек на нашем светиле. Вспышки и корональные выбросы массы (подробнее о них читайте далее) становятся результатом внутренних магнитных сдвигов
Солнца , признак которых – образование пятен на видимой поверхности светила. Таким образом, все этапы процесса, предваряющего воздействие на магнитное поле Земли, можно показать простой последовательностью.
Самой яркой частью головы кометы является её ядро, состоящее из обычного льда, смёрзшихся газов и твёрдых частиц. Ядро может иметь размеры до нескольких километров. Оно при приближении кометы к
Солнцу начинает испаряться, и вокруг него возникает светящаяся под действием солнечных лучей газовая оболочка – кома.
Мы должны отметить, что ритмические изменения по крайней мере таких небесных тел, как звезды, связаны не только с «кинетикой» – их вращением вокруг центра тяжести, но «динамикой» – физическими процессами, прежде всего – ядерными реакциями, происходящими внутри самих звезд. Достаточно точно наличие ритмов, или циклов активности внутренних процессов установлено для
Солнца , но нет никаких причин считать это уникальным свойством только нашей звезды. Наиболее известен 11-летний ритм солнечной активности, наблюдаемым оптически отражением которого являются «пятна» на Солнце – более темные по сравнению с остальной поверхностью солнечного диска участки. Этот цикл был открыт аптекарем и астрономом-любителем Генрихом Швабе и подтвержден директором обсерватории в Цюрихе Робертом Вольфом, который исследовал изменение активности солнца при помощи предложенного им индекса Вольфа, пропорционального количеству солнечных пятен и их групп за два с половиной столетия. Сегодня выделяют и более продолжительные циклы – например, 22-летний (цикл Андерсона), 35-летний (цикл Брюкнера, вековой (80-130 лет) и ряд еще более продолжительных циклов[46].
Ученые из Института исследования Солнечной системы при Обществе имени Макса Планка (Германия) во главе с Сами Соланки, анализируя содержание радиоактивных изотопов углерода, попытались реконструировать интенсивность космического излучения, достигавшего поверхности Земли за последние 11 тысяч лет, а значит, и косвенно выявить активность
Солнца в этот период. Из проведенного ими анализа следует, что, начиная с середины 1940-х годов, Солнце проявляло чрезвычайно высокую активность. Подобные максимумы отмечались и прежде, но, как правило, длились не более полувека. Всего за эти тысячелетия Солнце лишь 10 процентов времени «работало на полных оборотах». Возможно, именно сейчас заканчивается очередной «большой максимум», предполагает Соланки.
Между тем Метагалактику не зря иронично называют «лабораторией для бедных». Порой космос действительно предоставляет ученым уникальные возможности для исследования процессов, недоступных ни в каких лабораториях. Примером может служить радиопульсары нейтронных звезд. Характерные размеры нейтронной звезды составляют десятки километров, а средняя плотность приближается к плотности атомных ядер, при этом кубический сантиметр весит тысячи тонн. Массы всех известных нейтронных звезд близки к массе
Солнца . Скорость вращения нейтронной звезды может быть очень высокой и превышать 100 тысяч километров в секунду. При такой плотности нейтронные звезды обладают чудовищной напряженностью поля тяготения. Поэтому, если подобное радиопульсары будут вращаться со скоростью в тысячи оборотов за секунду, то потеряют осевую симметрию, и возникшее несимметричное тело будет излучать волны гравитации. Еще более мощным источником гравитационных колебаний должна быть двойная система нейтронных звезд. Астрономам встречаются такие феномены, делающие сотни оборотов в секунду при скорости движения приближающейся к трети световой!
Дело в том, что миг жизни многих микрочастиц очень краток. Особенно часто встречаются короткоживущие осколки частиц после их столкновения в мощных ускорителях. И если бы не их очень высокая скорость, то ученые не скоро бы узнали об их существовании. Теория относительности «продлила» их жизнь и сделала доступными для научных исследований. То же самое касается и космических ливней микрочастиц, определяющих «погоду» в безвоздушном пространстве. После того как в верхних слоях атмосферы побывали геофизические ракеты, исследующие верхние слои атмосферы Земли, ученые поняли, что нашу планету непрерывно омывают космические ливни микрочастиц. Космос заполнен очень странными и необычными небесными телами – звездами, туманностями, может быть, даже таинственными провалами черных дыр, и многие из них выбрасывают потоки микрочастиц. Самые сильные космические «дожди», конечно же, образует «солнечный ветер», испускаемый нашим светилом. Когда на
Солнце бушуют вспышки и появляется череда солнечных пятен, порывы солнечного ветра способны вызвать на Земле магнитные бури. В это время нарушается радиосвязь, ухудшается состояние метеочувствительных людей, а в высоких южных и северных широтах начинают пылать фантастические фейерверки полярных сияний.
По этой формуле мощность теплового излучения в окружающую среду квадратным метром поверхности равна 0,06 Вт. Экспериментальные исследования Э. Булларда из Кембриджского университета для разных точек земной поверхности дали чуть большее значение. При этом температура поверхности без уюта энергии излучения
Солнца бы всего лишь 30 К! Вывод сделайте сами.
Имеются различия в движении внутренних и внешних планет. Первые испытывают значительное влияние
Солнца , от которого они удаляются не более чем на 28° (Меркурий) и 48° (Венера). При этом установлены два вида конфигураций, названные нижним, когда Меркурий или Венера оказываются между светилом и Землей, и верхним, когда внутренние планеты находятся за светилом, соединением. Вторые движутся как бы независимо от Солнца и имеют только верхнее соединение. В случаях, когда Земля оказывается между светилом и внешней планетой, возникает явление, которое называется противостоянием. Через каждые 15–17 лет регистрируются великие противостояния, когда Марс занимает соответствующее положение и при этом максимально приближается к Земле.
Астрономы утверждают, что Земля удалена от
Солнца на сравнительно небольшое расстояние. Благодаря современному оборудованию ученые смогли подсчитать эту величину. Выяснилось, что Земля находится в 149 600 000 км от светила. Это и обусловило то, что зеленая планета получает от Солнца достаточно большое количество света и тепловой энергии. А это, в свою очередь, стало условием возникновения на Земле биосферы.
Со временем, опять же по теории ученых, из завихряющегося облака пыли и газа и сформировались такие звездные системы, как наша Солнечная система. По подсчетам образовалась она 5 млрд лет назад. Вся космическая материя при образовании Солнечной системы располагалась в пространстве неравномерно, а значит, более плотные области, благодаря более высоким силам гравитации, сильнее других притягивали газ и пыль. Образовывались гигантские завихряющиеся облака, превратившиеся в итоге в туманности. Одна из таких туманностей, которую мы можем называть солнечной туманностью, при сгущении образовала звезду
Солнце . Более мелкие скопления пыли и газа создавали планеты, в числе которых была и наша Земля.
Шведский учёный Ангстрем в 1862 году показал, что в спектре
Солнца есть водород, так что утверждение Огюста Конта о невозможности узнать состав звёзд оказалось неверным уже через двадцать лет. Линии водорода в спектре Солнца видны сквозь забор линий железа и других металлов. Итальянский астроном Секки выделил на небе класс белых звёзд, в спектре которых виден практически один водород. То, что это именно водород, стало известно из эмиссионного спектра, полученного в лаборатории: в нём светлые линии располагались там же, где тёмные прорези в звёздных спектрах. В 1868 году Ангстрем опубликовал свой атлас солнечного спектра, а Секки – первую спектральную классификацию звёзд, за что его назвали «отцом современной астрофизики».