Основные сведения о Вселенной, звездном небе, солнечной системе, Земле

Строение Вселенной

Согласно современным представлениям, полученным в результате многовековых наблюдений и исследований, установлено следующее: изученная часть пространства заполнена огромным количеством звезд, в которых сосредоточено 98% видимой массы Вселенной. Звёзды, как и наше Солнце, ¾ гигантские раскалённые газовые тела, по форме близкие к сферическим с температурой вблизи центра от 15 до 30 млн. кельвинов. При таких температурах происходят термоядерные реакции, обеспечивающие свечение звёзд.

Солнце и большинство звезд и звездных скоплений, наблюдаемых на небе, образуют систему, которую мы называем нашей Галактикой (др.-греч. Γαλαξίας — молочный, млечный, это имя собственное) огромное количество входящих в нее слабых звезд представляется невооруженному глазу белесой полосой, проходящей через все небо и называемой Млечным Путем. Расстояние от Солнца до ближайшей звезды a созвездия Центавра (Кентавра, Centaurus) свет проходит за 4,3 года, что составляет »4,06×10¹³ км.

Солнце — одна из многих миллиардов звезд Галактики. Но Солнце — не одинокая звезда: оно окружено планетами — темными телами, вроде нашей Земли. Расстояние от Солнца до самой дальней планеты Плутон примерно в 7000 раз меньше чем до ближайшей звезды. Планеты (не все) в свою очередь имеют спутники. Спутником Земли является Луна. Солнечной системе принадлежат также астероиды (малые планеты), кометы и метеорные тела.

Наука располагает данными, позволяющими утверждать, что многие звезды в нашей Галактике и звезды в других галактиках имеют планетные системы, подобные Солнечной.

Звезды рассеяны в пространстве неравномерно, они образуют системы, называемые галактиками. Галактики имеют в большинстве своем эллипсоидальную и сплюснутую, чечевицеобразную форму. Их размеры таковы, что свет, распространяясь со скоростью »300 000 км/сек, проходит расстояние от одного края галактики до другого за десятки и сотни тысяч лет. Расстояния между отдельными галактиками еще больше — они в десятки раз превосходят размеры самих галактик. Число звезд в каждой галактике огромно — от сотен миллионов до сотен миллиардов звезд. С Земли галактики видны как слабые туманные пятна, и поэтому их раньше называли внегалактическими туманностями. Только в близких к нам галактиках и только на фотографиях, полученных самыми сильными телескопами, можно рассмотреть отдельные звезды. Галактики в свою очередь образуют местные системы, скопления, вся наблюдаемая совокупность галактик образуют метагалактику. Число доступных обнаружению галактик оценивается в ~ 1- 2 миллиарда.

Внутри галактик звезды распределены также неравномерно, концентрируясь к их центрам и образуя различные скопления. Пространство между звездами в галактиках и пространство между галактиками заполнено материей в виде газа, пыли, элементарных частиц, электромагнитного излучения и гравитационных полей. Плотность вещества межзвездной и межгалактической среды очень низка. Структуру наблюдаемой Вселенной представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структура Вселенной

На рис. 2.1 выделены различные объемы пространства Вселенной: А) ¾ солнечная система; В) ¾ наша Галактика и положение в ней солнечной системы; С) ¾ местная группа галактик и положение в ней нашей Галактики; D) ¾ скопление галактик; E) ¾ сверхскопление галактик.

Основные черты строения Вселенной, описанные выше, выявлены в результате огромной работы, которая велась в течение тысячелетий. Конечно, различные части Вселенной изучены с различной полнотой. Так, до XIX в. в основном изучалась Солнечная система и лишь с середины XIX в. началось успешное изучение строения Млечного Пути, а с начала XX в. — звездных систем. Дальнейшие наблюдения и исследования должны объяснить еще очень многое в строении и развитии Вселенной. Они должны уточнить нарисованную выше картину, для чего необходимо будет решить много важных и принципиальных вопросов. И, несмотря на огромную отдаленность небесных объектов, современные методы и средства исследований позволяют с уверенностью говорить о том, что многие из этих вопросов будут решены уже в недалеком будущем.

Еще в древности были замечены пять небесных светил, похожих на звёзды, но быстро изменяющих своё положение. Греки назвали их планетами (блуждающими). Общепринятыми стали названия данные римлянами: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. В 18-20 века были открыты еще три планеты: Уран (1781г), Нептун (1846), и Плутон (1930 г). Планеты движутся по зодиакальным созвездиям в основном с запада на восток (прямое движение) но часть пути с востока на запад - попятным движением.

Во Вселенной все находится в движении. Движутся планеты и их спутники, кометы и метеорные тела; движутся Солнце и звезды в галактиках, движутся галактики друг относительно друга. Как нет пространства без материи, так нет и материи без движения.

Созвездия

В ясную осеннюю ночь на небе кажется видны миллионы звезд, на самом деле человек с нормальным зрением может видеть около 3 тыс.звёзд, точнее »2900 в северном полушарии. Днем молекулы воздуха рассеивают голубые лучи, и поэтому яркий фон неба не позволяет видеть звёзды. Звёзды, видимые ночью, как бы расположены на внутренней поверхности сферы, в центре которой находится наблюдатель. На самом деле никакой материальной сферы нет, а звёзды расположены на различных, очень больших расстояниях от Земли (см. раздел 3.12.2), из-за чего все они кажутся одинаково удалёнными.

Рис. 2.2 Созвездия «Андромеда» и «Близнецы» из атласа Гевелия

С целью ориентирования на небе яркие звёзды давно уже были объединены в группу созвездий. С созвездиями были связаны различные легенды, мифы. Им давались названия героев легенд, животных или предметов. Большинство созвездий, видимых в северном полушарии Земли, получили названия в античной Греции, главным образом в честь героев мифов. На рисунке 2.2 приведены изображения созвездий, взятые из атласа Яна Гевелия, изданного в Гданьске (1690 г.) и переизданного в 1968 году в издательстве «Фан» Узбекской ССР по инициативе директора Ташкентской обсерватории В.П. Щеглова (http://www.astronet.ru/db/msg/1190041/index.html). Современные границы созвездий со звёздами, входящими в них, приведены в звёздных атласах, изданных после 1922 г. В нашей стране наиболее известен атлас акад. А.А.Михайлова.