Die Geschwindigkeit des Sonnensystems um das Zentrum der Galaxie. Sonnensystem

Sicherlich haben viele von Ihnen ein GIF gesehen oder ein Video gesehen, das Bewegung zeigt Sonnensystem.

Videoclip, veröffentlicht im Jahr 2012, ging viral und machte viel Lärm. Ich bin ihm kurz nach seinem Erscheinen begegnet, als ich viel weniger über den Weltraum wusste als jetzt. Und vor allem war ich verwirrt von der Rechtwinkligkeit der Ebene der Umlaufbahnen der Planeten zur Bewegungsrichtung. Es ist nicht so, dass es unmöglich wäre, aber das Sonnensystem kann sich in jedem Winkel zur Ebene der Galaxis bewegen. Sie fragen, warum sich an längst vergessene Geschichten erinnern? Tatsache ist, dass gerade jetzt, mit dem Wunsch und der Anwesenheit von gutem Wetter, jeder den wahren Winkel zwischen den Ebenen der Ekliptik und der Galaxis am Himmel sehen kann.

Wir prüfen Wissenschaftler

Die Astronomie sagt, dass der Winkel zwischen den Ebenen der Ekliptik und der Galaxie 63° beträgt.

Aber die Abbildung selbst ist langweilig, und selbst jetzt, wo Anhänger der flachen Erde am Rande der Wissenschaft stehen, möchte ich eine einfache und klare Illustration haben. Denken wir darüber nach, wie wir die Ebenen der Galaxie und der Ekliptik am Himmel sehen können, vorzugsweise mit bloßem Auge und ohne uns weit von der Stadt zu entfernen? Die Ebene der Galaxie ist Die Milchstrasse, aber jetzt, mit der vielen Lichtverschmutzung, ist es nicht so einfach, es zu sehen. Gibt es eine Linie ungefähr in der Nähe der Ebene der Galaxis? Ja, es ist das Sternbild Cygnus. Es ist sogar in der Stadt gut sichtbar, und es ist leicht, es zu finden, wenn man sich darauf verlässt helle Sterne: Deneb (Alpha-Cygnus), Vega (Alpha-Lyra) und Altair (Alpha-Adler). Der "Stamm" von Cygnus fällt ungefähr mit der galaktischen Ebene zusammen.

Okay, wir haben ein Flugzeug. Aber wie bekommt man eine visuelle Linie der Ekliptik? Stellen wir uns vor, was ist die Ekliptik im Allgemeinen? Nach der modernen strengen Definition ist die Ekliptik ein Abschnitt der Himmelskugel durch die Ebene der Umlaufbahn des Schwerpunkts (Schwerpunkt) des Erde-Monds. Im Durchschnitt bewegt sich die Sonne entlang der Ekliptik, aber wir haben keine zwei Sonnen, nach denen es bequem ist, eine Linie zu ziehen, und die Cygnus-Konstellation wird im Sonnenlicht nicht sichtbar sein. Aber wenn wir bedenken, dass sich auch die Planeten des Sonnensystems ungefähr in derselben Ebene bewegen, stellt sich heraus, dass uns die Planetenparade nur ungefähr die Ebene der Ekliptik zeigen wird. Und jetzt sieht man am Morgenhimmel gerade noch Mars, Jupiter und Saturn.

Dadurch wird in den kommenden Wochen morgens vor Sonnenaufgang sehr deutlich folgendes Bild zu sehen sein:

Was überraschenderweise perfekt mit Lehrbüchern der Astronomie übereinstimmt.

Und es ist besser, ein GIF wie dieses zu zeichnen:

Quelle: Website des Astronomen Rhys Taylor rhysy.net

Die Frage kann die relative Position der Ebenen verursachen. Fliegen wir<-/ или же <-\ (если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс вверху)? Астрономия говорит, что Солнечная система движется относительно ближайших звезд в направлении созвездия Геркулеса, в точку, расположенную недалеко от Веги и Альбирео (бета Лебедя), то есть правильное положение <-/.

Aber diese Tatsache kann leider nicht "an den Fingern" überprüft werden, denn obwohl sie es vor zweihundertfünfunddreißig Jahren getan haben, haben sie die Ergebnisse vieler Jahre astronomischer Beobachtungen und Mathematik verwendet.

Zurückweichende Sterne

Wie können Sie im Allgemeinen bestimmen, wohin sich das Sonnensystem relativ zu nahen Sternen bewegt? Wenn wir jahrzehntelang die Bewegung eines Sterns über die Himmelskugel aufzeichnen können, dann sagt uns die Bewegungsrichtung mehrerer Sterne, wohin wir uns relativ zu ihnen bewegen. Nennen wir den Punkt, zu dem wir uns bewegen, Apex. Sterne, die nicht weit davon entfernt sind, sowie vom gegenüberliegenden Punkt (Anti-Apex), werden sich schwach bewegen, weil sie auf uns zu oder von uns wegfliegen. Und je weiter der Stern von Apex und Anti-Apex entfernt ist, desto größer wird seine eigene Bewegung sein. Stellen Sie sich vor, Sie fahren die Straße entlang. Ampeln an Kreuzungen davor und dahinter verschieben sich nicht stark zur Seite. Aber die Laternenpfähle entlang der Straße werden vor dem Fenster flackern (eine große Eigenbewegung haben).

Das GIF zeigt die Bewegung von Barnards Stern, der die größte Eigenbewegung hat. Bereits im 18. Jahrhundert hatten Astronomen Aufzeichnungen über die Position von Sternen über einen Zeitraum von 40-50 Jahren, wodurch es möglich wurde, die Bewegungsrichtung von langsameren Sternen zu bestimmen. Dann nahm der englische Astronom William Herschel die Sternkataloge und begann, ohne sich dem Teleskop zu nähern, zu rechnen. Bereits die ersten Berechnungen nach Mayers Katalog zeigten, dass sich die Sterne nicht zufällig bewegen und der Scheitelpunkt bestimmt werden kann.

Quelle: Hoskin, M. Herschel's Determination of the Solar Apex, Journal for the History of Astronomy, Bd. 11, S. 153, 1980

Und mit den Daten des Lalande-Katalogs wurde die Fläche erheblich reduziert.

Von dort

Dann ging die normale wissenschaftliche Arbeit weiter - Datenklärung, Berechnungen, Streitigkeiten, aber Herschel verwendete das richtige Prinzip und lag nur um zehn Grad falsch. Es werden immer noch Informationen gesammelt, zum Beispiel wurde die Bewegungsgeschwindigkeit erst vor dreißig Jahren von 20 auf 13 km / s reduziert. Wichtig: Diese Geschwindigkeit sollte nicht mit der Geschwindigkeit des Sonnensystems und anderer nahegelegener Sterne relativ zum Zentrum der Galaxis verwechselt werden, die ungefähr 220 km/s beträgt.

Noch weiter

Nun, da wir die Bewegungsgeschwindigkeit relativ zum Zentrum der Galaxie erwähnt haben, ist es notwendig, auch hier zu verstehen. Der galaktische Nordpol wird wie der der Erde gewählt - willkürlich nach Vereinbarung. Es befindet sich in der Nähe des Sterns Arcturus (Alpha Bootes), ungefähr oben in Richtung des Flügels des Sternbildes Cygnus. Aber im Allgemeinen sieht die Projektion der Sternbilder auf der Karte der Galaxie so aus:

Diese. Das Sonnensystem bewegt sich relativ zum Zentrum der Galaxie in Richtung des Sternbildes Cygnus und relativ zu den lokalen Sternen in Richtung des Sternbildes Herkules in einem Winkel von 63 ° zur galaktischen Ebene.<-/, если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс сверху.

Raumschweif

Aber der Vergleich des Sonnensystems mit einem Kometen im Video ist absolut richtig. IBEX der NASA wurde speziell entwickelt, um die Wechselwirkung zwischen der Grenze des Sonnensystems und dem interstellaren Raum zu bestimmen. Und ihm zufolge gibt es einen Schwanz.

NASA-Abbildung

Bei anderen Sternen können wir die Astrosphären (Sternwindblasen) direkt sehen.

Foto von der NASA

Am Ende positiv

Zum Abschluss des Gesprächs ist eine sehr positive Geschichte erwähnenswert. DJSadhu, der das Originalvideo 2012 erstellte, förderte ursprünglich etwas Unwissenschaftliches. Aber dank der viralen Verbreitung des Clips hat er mit echten Astronomen gesprochen (Astrophysiker Rhys Tailor äußert sich sehr positiv über den Dialog) und drei Jahre später ein neues Video gemacht, das ohne antiwissenschaftliche Konstruktionen viel realitätsnäher ist. Der Mond bewegt sich im Orbit mit einer Geschwindigkeit von 1 km pro Sekunde. Die Erde macht zusammen mit dem Mond in 365 Tagen eine vollständige Umdrehung um die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 108.000 Kilometern pro Stunde oder 30 Kilometern pro Sekunde.

Bis vor kurzem waren Wissenschaftler auf solche Daten beschränkt. Aber mit der Erfindung leistungsstarker Teleskope wurde klar, dass das Sonnensystem nicht auf Planeten beschränkt ist. Es ist viel größer und erstreckt sich über eine Entfernung von 100.000 Entfernungen von der Erde zur Sonne (astronomisch). Dies ist die Region, die von der Anziehungskraft unseres Sterns abgedeckt wird. Es ist nach dem Astronomen Jan Oort benannt, der seine Existenz bewies. Die Oortsche Wolke ist eine Welt aus eisigen Kometen, die sich regelmäßig der Sonne nähern und die Erdumlaufbahn kreuzen. Erst jenseits dieser Wolke endet das Sonnensystem und der interstellare Raum beginnt.

Oort untermauerte, ebenfalls basierend auf den Radialgeschwindigkeiten und Eigenbewegungen von Sternen, die Hypothese der Bewegung der Galaxie um ihr Zentrum. Folglich bewegt sich die Sonne und ihr gesamtes System zusammen mit allen Nachbarsternen in der galaktischen Scheibe um ein gemeinsames Zentrum.

Dank der Entwicklung der Wissenschaft standen den Wissenschaftlern ausreichend leistungsfähige und genaue Instrumente zur Verfügung, mit deren Hilfe sie der Enträtselung der Struktur des Universums immer näher kamen. Es konnte herausgefunden werden, an welcher Stelle der am Himmel sichtbaren Milchstraße ihr Zentrum liegt. Es endete in Richtung des Sternbildes Schütze, verdeckt von dichten dunklen Gas- und Staubwolken. Wenn diese Wolken nicht da wären, dann wäre ein riesiger verschwommener weißer Fleck am Nachthimmel sichtbar, dutzende Male größer als der Mond und von gleicher Leuchtkraft.

Moderne Raffinessen

Die Entfernung zum Zentrum der Galaxie erwies sich als größer als erwartet. 26.000 Lichtjahre. Das ist eine riesige Zahl. Der 1977 gestartete Voyager-Satellit, der gerade das Sonnensystem verlassen hat, würde in einer Milliarde Jahren das Zentrum der Galaxie erreichen. Dank künstlicher Satelliten und mathematischer Berechnungen war es möglich, die Flugbahn des Sonnensystems in der Galaxie herauszufinden.

Heute ist bekannt, dass die Sonne in einem relativ ruhigen Abschnitt der Milchstraße zwischen den beiden großen Spiralarmen von Perseus und Sagittarius und einem anderen, etwas kleineren Arm des Orion liegt. Sie alle sind als neblige Streifen am Nachthimmel sichtbar. Te - Der äußere Spiralarm, der Karin-Arm, ist nur durch leistungsstarke Teleskope sichtbar.

Die Sonne, könnte man sagen, hat Glück, dass sie in einer Region steht, in der der Einfluss benachbarter Sterne nicht so groß ist. Da es sich in einem Spiralarm befindet, ist es möglich, dass das Leben nie auf der Erde entstanden wäre. Aber immer noch bewegt sich die Sonne nicht in einer geraden Linie um das Zentrum der Galaxie. Die Bewegung sieht aus wie ein Wirbelsturm: Mit der Zeit ist sie näher an den Armen, dann weiter weg. Und so fliegt er zusammen mit Nachbarsternen in 215 Millionen Jahren mit einer Geschwindigkeit von 230 km pro Sekunde um den Umfang der galaktischen Scheibe.

Es gibt keinen ewigen Seelenfrieden im Leben. Das Leben selbst ist eine Bewegung und kann nicht ohne Wünsche, Ängste und Gefühle existieren.
Thomas Hobbs

Der Leser fragt:

Ich habe auf YouTube ein Video mit einer Theorie über die spiralförmige Bewegung des Sonnensystems durch unsere Galaxie gefunden. Es kam mir nicht überzeugend vor, aber ich würde es gerne von Ihnen hören. Ist es wissenschaftlich korrekt?

Sehen wir uns zuerst das Video an:

Einige der Aussagen in diesem Video sind wahr. Zum Beispiel:

• Planeten umkreisen die Sonne ungefähr in der gleichen Ebene
• Das Sonnensystem bewegt sich in einem 60°-Winkel zwischen der galaktischen Ebene und der planetaren Rotationsebene durch die Galaxie
• Die Sonne bewegt sich während ihrer Rotation um die Milchstraße im Verhältnis zum Rest der Galaxie auf und ab und hinein und heraus

All dies ist wahr, aber gleichzeitig werden im Video all diese Fakten falsch dargestellt.

Es ist bekannt, dass sich die Planeten nach den Gesetzen von Kepler, Newton und Einstein in Ellipsen um die Sonne bewegen. Aber das Bild links ist maßstäblich falsch. Es ist in Bezug auf Formen, Größen und Exzentrizitäten falsch. Während die Bahnen rechts im Diagramm rechts weniger wie Ellipsen aussehen, sehen die Bahnen der Planeten maßstäblich in etwa so aus.

Nehmen wir ein anderes Beispiel - die Umlaufbahn des Mondes.

Es ist bekannt, dass sich der Mond mit einer Periode von knapp einem Monat um die Erde dreht und die Erde mit einer Periode von 12 Monaten um die Sonne. Welches der folgenden Bilder zeigt am besten die Bewegung des Mondes um die Sonne? Wenn wir die Entfernungen von der Sonne zur Erde und von der Erde zum Mond sowie die Rotationsgeschwindigkeit des Mondes um die Erde und des Erde / Mond-Systems um die Sonne vergleichen, stellt sich heraus, dass Option D demonstriert Die beste Situation Sie können übertrieben werden, um einige Effekte zu erzielen, aber die Varianten A, B und C sind quantitativ falsch.

Kommen wir nun zur Bewegung des Sonnensystems durch die Galaxie.

Wie viele Ungenauigkeiten enthält es. Erstens befinden sich alle Planeten zu einem bestimmten Zeitpunkt in derselben Ebene. Es gibt keine Verzögerung, die die weiter von der Sonne entfernten Planeten im Verhältnis zu den weniger entfernten zeigen würden.

Zweitens erinnern wir uns an die realen Geschwindigkeiten der Planeten. Merkur bewegt sich in unserem System schneller als alle anderen und dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 47 km / s um die Sonne. Dies ist 60% schneller als die Umlaufgeschwindigkeit der Erde, etwa 4-mal schneller als Jupiter und 9-mal schneller als Neptun, der mit einer Geschwindigkeit von 5,4 km / s umkreist. Und die Sonne fliegt mit einer Geschwindigkeit von 220 km/s durch die Galaxie.

In der Zeit, die Merkur für eine Umdrehung benötigt, legt das gesamte Sonnensystem auf seiner intragalaktischen Ellipsenbahn 1,7 Milliarden Kilometer zurück. Gleichzeitig beträgt der Radius der Merkurbahn nur 58 Millionen Kilometer oder nur 3,4 % der Distanz, die das gesamte Sonnensystem zurücklegt.

Wenn wir die Bewegung des Sonnensystems durch die Galaxie auf einer Skala aufbauen und uns ansehen würden, wie sich die Planeten bewegen, würden wir Folgendes sehen:

Stellen Sie sich vor, dass sich das gesamte System – die Sonne, der Mond, alle Planeten, Asteroiden, Kometen – mit hoher Geschwindigkeit in einem Winkel von etwa 60° relativ zur Ebene des Sonnensystems bewegt. Irgendwie so:

Alles zusammen ergibt ein genaueres Bild:

Was ist mit Präzession? Und was ist mit den Auf-Ab- und Ein-Aus-Vibrationen? All dies ist wahr, aber das Video zeigt es in einer übermäßig übertriebenen und falsch interpretierten Weise.

Tatsächlich tritt die Präzession des Sonnensystems mit einem Zeitraum von 26.000 Jahren auf. Aber es gibt keine Spiralbewegung, weder in der Sonne noch in den Planeten. Die Präzession wird nicht von den Umlaufbahnen der Planeten ausgeführt, sondern von der Rotationsachse der Erde.

Der Nordstern befindet sich nicht dauerhaft direkt über dem Nordpol. Meistens haben wir keinen Polarstern. Vor 3000 Jahren war Kochab näher am Pol als der Polarstern. In 5500 Jahren wird Alderamin zum Polarstern. Und in 12.000 Jahren wird Vega, der zweithellste Stern der nördlichen Hemisphäre, nur 2 Grad vom Pol entfernt sein. Aber das ist es, was sich mit einer Frequenz von einmal alle 26.000 Jahre ändert, und nicht die Bewegung der Sonne oder der Planeten.

Wie wäre es mit Sonnenwind?

Es ist Strahlung, die von der Sonne (und allen Sternen) kommt, nicht etwas, auf das wir stoßen, wenn wir uns durch die Galaxie bewegen. Heiße Sterne senden sich schnell bewegende geladene Teilchen aus. Die Grenze des Sonnensystems verläuft dort, wo der Sonnenwind nicht mehr in der Lage ist, das interstellare Medium abzustoßen. Es gibt die Grenze der Heliosphäre.

Jetzt geht es darum, sich in Bezug auf die Galaxie auf und ab und hinein und heraus zu bewegen.

Da die Sonne und das Sonnensystem der Schwerkraft unterliegen, dominiert sie ihre Bewegung. Jetzt befindet sich die Sonne in einer Entfernung von 25-27.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie und bewegt sich in einer Ellipse um sie herum. Gleichzeitig bewegen sich alle anderen Sterne, Gas, Staub, auch entlang Ellipsen um die Galaxie. Und die Ellipse der Sonne unterscheidet sich von allen anderen.

Mit einem Zeitraum von 220 Millionen Jahren macht die Sonne eine vollständige Umdrehung um die Galaxie, wobei sie leicht über und unter dem Zentrum der galaktischen Ebene vorbeizieht. Da sich aber der Rest der Materie in der Galaxie auf die gleiche Weise bewegt, ändert sich die Ausrichtung der galaktischen Ebene mit der Zeit. Wir können uns in einer Ellipse bewegen, aber die Galaxie ist eine rotierende Schüssel, also bewegen wir uns mit einem Zeitraum von 63 Millionen Jahren auf und ab, obwohl unsere Hin- und Herbewegung mit einem Zeitraum von 220 Millionen Jahren erfolgt.

Aber sie machen aus dem Planeten keinen „Korkenzieher“, ihre Bewegung ist bis zur Unkenntlichkeit verzerrt, das Video spricht fälschlicherweise von Präzession und Sonnenwind, und der Text ist voller Fehler. Die Simulation ist sehr schön gemacht, aber es wäre viel schöner, wenn es richtig wäre.

Sie sitzen, stehen oder liegen beim Lesen dieses Artikels und spüren nicht, dass sich die Erde mit rasender Geschwindigkeit um ihre Achse dreht – etwa 1.700 km/h am Äquator. Umgerechnet in km/s erscheint die Drehzahl allerdings nicht ganz so schnell. Es stellt sich als 0,5 km / s heraus - ein kaum wahrnehmbarer Blitz auf dem Radar im Vergleich zu anderen Geschwindigkeiten um uns herum.

Genau wie andere Planeten im Sonnensystem dreht sich die Erde um die Sonne. Und um in seiner Umlaufbahn zu bleiben, bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit von 30 km / s. Venus und Merkur, die der Sonne näher sind, bewegen sich schneller, Mars, dessen Umlaufbahn die Erdbahn passiert, bewegt sich viel langsamer.

Aber auch die Sonne steht nicht an einem Ort. Unsere Milchstraße ist riesig, massiv und auch mobil! Alle Sterne, Planeten, Gaswolken, Staubpartikel, schwarze Löcher, dunkle Materie – all dies bewegt sich relativ zu einem gemeinsamen Massenschwerpunkt.

Laut Wissenschaftlern befindet sich die Sonne in einer Entfernung von 25.000 Lichtjahren vom Zentrum unserer Galaxie und bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, wobei sie alle 220 bis 250 Millionen Jahre eine vollständige Umdrehung macht. Es stellt sich heraus, dass die Geschwindigkeit der Sonne etwa 200-220 km / s beträgt, was hundertmal höher ist als die Geschwindigkeit der Erde um ihre Achse und zehnmal höher als die Geschwindigkeit ihrer Bewegung um die Sonne. So sieht die Bewegung unseres Sonnensystems aus.

Ist die Galaxie stationär? Wieder nein. Riesige Weltraumobjekte haben eine große Masse und erzeugen daher starke Gravitationsfelder. Geben Sie dem Universum ein wenig Zeit (und wir hatten sie - etwa 13,8 Milliarden Jahre), und alles wird sich in Richtung der größten Anziehungskraft bewegen. Deshalb ist das Universum nicht homogen, sondern besteht aus Galaxien und Galaxiengruppen.

Was bedeutet das für uns?

Das bedeutet, dass die Milchstraße von anderen Galaxien und Galaxiengruppen in der Nähe zu sich gezogen wird. Dies bedeutet, dass massive Objekte diesen Prozess dominieren. Und das bedeutet, dass nicht nur unsere Galaxie, sondern alle Menschen um uns herum von diesen "Traktoren" beeinflusst werden. Wir kommen dem Verständnis näher, was mit uns im Weltraum passiert, aber uns fehlen immer noch Fakten, zum Beispiel:

• Was waren die Anfangsbedingungen, unter denen das Universum geboren wurde?
• wie sich die verschiedenen Massen in der Galaxie bewegen und im Laufe der Zeit verändern;
• wie die Milchstraße und die sie umgebenden Galaxien und Haufen entstanden;
• und wie es jetzt geht.

Es gibt jedoch einen Trick, der uns hilft, es herauszufinden.

Das Universum ist mit kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung mit einer Temperatur von 2,725 K gefüllt, die seit der Zeit des Urknalls erhalten geblieben ist. An einigen Stellen gibt es winzige Abweichungen - etwa 100 μK, aber der allgemeine Temperaturhintergrund ist konstant.

Denn das Universum entstand beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren und dehnt sich immer noch aus und kühlt ab.

380.000 Jahre nach dem Urknall kühlte das Universum auf eine solche Temperatur ab, dass es möglich wurde, Wasserstoffatome zu bilden. Zuvor interagierten Photonen ständig mit den übrigen Plasmateilchen: Sie kollidierten mit ihnen und tauschten Energie aus. Wenn sich das Universum abkühlt, gibt es weniger geladene Teilchen und mehr Platz zwischen ihnen. Photonen konnten sich frei im Raum bewegen. Reliktstrahlung sind Photonen, die vom Plasma in Richtung des zukünftigen Standorts der Erde emittiert, aber nicht gestreut wurden, da die Rekombination bereits begonnen hat. Sie erreichen die Erde durch den Raum des Universums, das sich weiter ausdehnt.

Sie können diese Strahlung selbst „sehen“. Die Interferenz, die bei einem leeren TV-Kanal auftritt, wenn Sie eine einfache Hasenohrantenne verwenden, ist zu 1 % auf CMB zurückzuführen.

Und doch ist die Temperatur des Hintergrunds nicht in allen Richtungen gleich. Nach den Ergebnissen der Planck-Missionsforschung unterscheidet sich die Temperatur in den gegenüberliegenden Hemisphären der Himmelskugel etwas: In den Himmelsbereichen südlich der Ekliptik ist sie etwas höher - etwa 2,728 K, und in der anderen Hälfte niedriger - etwa 2,722K.

Mikrowellen-Hintergrundkarte, erstellt mit dem Planck-Teleskop.

Dieser Unterschied ist fast 100-mal größer als der Rest der beobachteten CMB-Temperaturschwankungen, und dies ist irreführend. Warum passiert das? Die Antwort liegt auf der Hand – dieser Unterschied ist nicht auf Schwankungen in der Hintergrundstrahlung zurückzuführen, er erscheint, weil es Bewegung gibt!

Wenn Sie sich einer Lichtquelle nähern oder sie sich Ihnen nähert, verschieben sich die Spektrallinien im Spektrum der Quelle zu kurzwelligen (Violettverschiebung), wenn Sie sich von ihr entfernen oder sie sich von Ihnen entfernt, verschieben sich die Spektrallinien zu langwelligen ( Rotverschiebung).

Die Reliktstrahlung kann nicht mehr oder weniger energiereich sein, was bedeutet, dass wir uns durch den Weltraum bewegen. Der Doppler-Effekt hilft bei der Bestimmung, dass sich unser Sonnensystem relativ zum CMB mit einer Geschwindigkeit von 368 ± 2 km/s bewegt und dass sich die lokale Gruppe von Galaxien, einschließlich der Milchstraße, der Andromeda-Galaxie und der Dreiecksgalaxie, bewegt eine Geschwindigkeit von 627 ± 22 km/s relativ zum CMB. Dies sind die sogenannten Eigengeschwindigkeiten von Galaxien, die mehrere hundert km/s betragen. Hinzu kommen kosmologische Geschwindigkeiten, die auf die Expansion des Universums zurückzuführen sind und nach dem Hubble-Gesetz berechnet werden.

Dank der Reststrahlung des Urknalls können wir beobachten, dass sich alles im Universum ständig bewegt und verändert. Und unsere Galaxie ist nur ein Teil dieses Prozesses.

Universum (Raum)- das ist die ganze Welt um uns herum, grenzenlos in Zeit und Raum und unendlich vielfältig in den Formen, die sich ewig bewegende Materie annimmt. Die Grenzenlosigkeit des Universums kann man sich teilweise in einer klaren Nacht mit Milliarden unterschiedlich großer leuchtender, flackernder Punkte am Himmel vorstellen, die ferne Welten darstellen. Lichtstrahlen mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s aus den entferntesten Teilen des Universums erreichen die Erde in etwa 10 Milliarden Jahren.

Wissenschaftlern zufolge ist das Universum vor 17 Milliarden Jahren durch den „Urknall“ entstanden.

Es besteht aus Sternhaufen, Planeten, kosmischem Staub und anderen kosmischen Körpern. Diese Körper bilden Systeme: Planeten mit Satelliten (z. B. das Sonnensystem), Galaxien, Metagalaxien (Galaxienhaufen).

Galaxis(Spätgriechisch Galaktikos- milchig, milchig, aus dem Griechischen Gala- Milch) ist ein ausgedehntes Sternensystem, das aus vielen Sternen, Sternhaufen und -verbänden, Gas- und Staubnebeln sowie einzelnen Atomen und Teilchen besteht, die im interstellaren Raum verstreut sind.

Es gibt viele Galaxien im Universum in verschiedenen Größen und Formen.

Alle von der Erde aus sichtbaren Sterne sind Teil der Milchstraße. Seinen Namen erhielt es, weil die meisten Sterne in einer klaren Nacht in Form der Milchstraße zu sehen sind - einem weißlich verschwommenen Band.

Insgesamt enthält die Milchstraße etwa 100 Milliarden Sterne.

Unsere Galaxie befindet sich in ständiger Rotation. Seine Geschwindigkeit im Universum beträgt 1,5 Millionen km/h. Wenn Sie unsere Galaxie von ihrem Nordpol aus betrachten, erfolgt die Drehung im Uhrzeigersinn. Die Sonne und die ihr am nächsten stehenden Sterne machen in 200 Millionen Jahren eine vollständige Umdrehung um das Zentrum der Galaxie. Dieser Zeitraum wird berücksichtigt galaktische Jahr.

Ähnlich in Größe und Form wie die Milchstraße ist die Andromeda-Galaxie oder der Andromeda-Nebel, der sich in einer Entfernung von etwa 2 Millionen Lichtjahren von unserer Galaxie befindet. Lichtjahr- die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, ungefähr gleich 10 13 km (die Lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 km / s).

Um das Studium der Bewegung und Position von Sternen, Planeten und anderen Himmelskörpern zu veranschaulichen, wird das Konzept der Himmelskugel verwendet.

Reis. 1. Die Hauptlinien der Himmelskugel

Himmelskugel ist eine imaginäre Kugel mit beliebig großem Radius, in deren Zentrum sich der Beobachter befindet. Sterne, die Sonne, der Mond, Planeten werden auf die Himmelskugel projiziert.

Die wichtigsten Linien auf der Himmelskugel sind: Lotlinie, Zenit, Nadir, Himmelsäquator, Ekliptik, Himmelsmeridian usw. (Abb. 1).

Senklot- eine gerade Linie, die durch den Mittelpunkt der Himmelskugel verläuft und mit der Richtung der Lotlinie am Beobachtungspunkt zusammenfällt. Für einen Beobachter auf der Erdoberfläche verläuft ein Lot durch den Erdmittelpunkt und den Beobachtungspunkt.

Die Lotlinie schneidet die Oberfläche der Himmelskugel an zwei Punkten - Zenit,über dem Kopf des Betrachters und nadire - diametral gegenüberliegender Punkt.

Der Großkreis der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Lotlinie steht, wird genannt mathematischer Horizont. Sie teilt die Oberfläche der Himmelskugel in zwei Hälften: für den Beobachter sichtbar, mit der Spitze im Zenit, und unsichtbar, mit der Spitze im Nadir.

Der Durchmesser, um den sich die Himmelskugel dreht, ist Achse der Welt. Es schneidet die Oberfläche der Himmelskugel an zwei Punkten - Nordpol der Welt Und Südpol der Welt. Der Nordpol ist derjenige, von dem aus die Drehung der Himmelskugel im Uhrzeigersinn erfolgt, wenn man die Kugel von außen betrachtet.

Man nennt den Großkreis der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Weltachse steht Himmelsäquator. Sie teilt die Oberfläche der Himmelskugel in zwei Halbkugeln: nördlich, mit einem Gipfel am nördlichen Himmelspol und Süd, mit einem Gipfel am südlichen Himmelspol.

Der Großkreis der Himmelskugel, dessen Ebene durch das Lot und die Weltachse verläuft, ist der Himmelsmeridian. Sie teilt die Oberfläche der Himmelskugel in zwei Halbkugeln - östlich Und Western.

Die Schnittlinie der Ebene des Himmelsmeridians und der Ebene des mathematischen Horizonts - Mittagslinie.

Ekliptik(aus dem Griechischen. ekieipsis- Sonnenfinsternis) - ein großer Kreis der Himmelskugel, entlang dessen die scheinbare jährliche Bewegung der Sonne oder vielmehr ihres Zentrums stattfindet.

Die Ebene der Ekliptik ist gegenüber der Ebene des Himmelsäquators in einem Winkel von 23°26"21" geneigt.

Um sich die Position der Sterne am Himmel leichter merken zu können, kamen die Menschen in der Antike auf die Idee, die hellsten von ihnen zu kombinieren Konstellationen.

Derzeit sind 88 Sternbilder bekannt, die die Namen mythischer Figuren (Herkules, Pegasus usw.), Tierkreiszeichen (Stier, Fische, Krebs usw.), Objekte (Waage, Lyra usw.) tragen (Abb. 2).

Reis. 2. Sommer-Herbst-Konstellationen

Entstehung von Galaxien. Das Sonnensystem und seine einzelnen Planeten bleiben immer noch ein ungelöstes Rätsel der Natur. Es gibt mehrere Hypothesen. Derzeit wird angenommen, dass unsere Galaxie aus einer Gaswolke aus Wasserstoff entstanden ist. In der Anfangsphase der Entwicklung der Galaxie bildeten sich die ersten Sterne aus dem interstellaren Gas-Staub-Medium und vor 4,6 Milliarden Jahren das Sonnensystem.

Zusammensetzung des Sonnensystems

Die Menge der Himmelskörper, die sich als Zentralkörper um die Sonne bewegen, bildet sich Sonnensystem. Es befindet sich fast am Rande der Milchstraße. Das Sonnensystem ist an der Rotation um das Zentrum der Galaxie beteiligt. Die Geschwindigkeit seiner Bewegung beträgt etwa 220 km / s. Diese Bewegung erfolgt in Richtung des Sternbildes Cygnus.

Die Zusammensetzung des Sonnensystems kann in Form eines vereinfachten Diagramms dargestellt werden, das in Abb. 1 gezeigt ist. 3.

Über 99,9 % der Masse der Materie des Sonnensystems fällt auf die Sonne und nur 0,1 % auf alle anderen Elemente.

Hypothese von I. Kant (1775) - P. Laplace (1796)	Hypothese von D. Jeans (frühes 20. Jahrhundert)	Hypothese des Akademiemitglieds O. P. Schmidt (40er Jahre des 20. Jahrhunderts)	Hypothese eines kalämischen V. G. Fesenkov (30er Jahre des 20. Jahrhunderts)
Die Planeten wurden aus Gas-Staub-Materie (in Form eines heißen Nebels) gebildet. Das Abkühlen wird von einer Kompression und einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit einiger Achsen begleitet. Ringe erschienen am Äquator des Nebels. Die Substanz der Ringe sammelte sich in glühenden Körpern und kühlte allmählich ab.	Ein größerer Stern ist einst an der Sonne vorbeigezogen, und die Schwerkraft hat einen Strahl heißer Substanz (eine Protuberanz) aus der Sonne herausgezogen. Es bildeten sich Kondensationen, aus denen später Planeten entstanden	Die Gas-Staub-Wolke, die sich um die Sonne dreht, sollte als Ergebnis der Kollision von Teilchen und ihrer Bewegung eine feste Form angenommen haben. Partikel verschmolzen zu Clustern. Die Anziehung kleinerer Partikel durch Klumpen dürfte zum Wachstum der umgebenden Materie beigetragen haben. Die Bahnen der Klumpen sollten fast kreisförmig geworden sein und fast in der gleichen Ebene liegen. Kondensate waren die Embryonen der Planeten und absorbierten fast die gesamte Materie aus den Lücken zwischen ihren Umlaufbahnen.	Die Sonne selbst entstand aus einer rotierenden Wolke und die Planeten aus sekundären Verdichtungen in dieser Wolke. Außerdem nahm die Sonne stark ab und kühlte auf ihren gegenwärtigen Zustand ab.

Reis. 3. Zusammensetzung der Sonnensysteme

Sonne

Sonne ist ein Stern, eine riesige heiße Kugel. Sein Durchmesser beträgt das 109-fache des Erddurchmessers, seine Masse das 330.000-fache der Erdmasse, aber die durchschnittliche Dichte ist gering - nur das 1,4-fache der Dichte von Wasser. Die Sonne befindet sich in einer Entfernung von etwa 26.000 Lichtjahren vom Zentrum unserer Galaxie und dreht sich um sie herum, wobei sie eine Umdrehung in etwa 225-250 Millionen Jahren macht. Die Umlaufgeschwindigkeit der Sonne beträgt 217 km/s, sie legt also in 1400 Erdenjahren ein Lichtjahr zurück.

Reis. 4. Die chemische Zusammensetzung der Sonne

Der Druck auf der Sonne ist 200 Milliarden Mal höher als auf der Erdoberfläche. Die Dichte der Sonnenmaterie und der Druck nehmen in der Tiefe schnell zu; die Druckerhöhung erklärt sich aus dem Gewicht aller darüberliegenden Schichten. Die Temperatur auf der Sonnenoberfläche beträgt 6000 K und im Inneren 13.500.000 K. Die charakteristische Lebensdauer eines Sterns wie der Sonne beträgt 10 Milliarden Jahre.

Tabelle 1. Allgemeine Informationen über die Sonne

Die chemische Zusammensetzung der Sonne ist etwa die gleiche wie die der meisten anderen Sterne: etwa 75 % bestehen aus Wasserstoff, 25 % aus Helium und weniger als 1 % aus allen anderen chemischen Elementen (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw.) (Abb 4 ).

Der zentrale Teil der Sonne mit einem Radius von etwa 150.000 km wird als Sonne bezeichnet Kern. Dies ist eine nukleare Reaktionszone. Die Dichte der Materie ist hier etwa 150-mal höher als die Dichte von Wasser. Die Temperatur übersteigt 10 Millionen K (auf der Kelvin-Skala in Grad Celsius 1 ° C \u003d K - 273,1) (Abb. 5).

Oberhalb des Kerns, in Abständen von etwa 0,2-0,7 des Sonnenradius von seinem Zentrum, befindet sich Strahlungsenergieübertragungszone. Die Energieübertragung erfolgt hier durch Absorption und Emission von Photonen durch einzelne Teilchenschichten (siehe Abb. 5).

Reis. 5. Aufbau der Sonne

Photon(aus dem Griechischen. Phos- Licht), ein Elementarteilchen, das nur existieren kann, wenn es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Näher an der Sonnenoberfläche tritt eine Wirbelmischung des Plasmas auf, und die Energieübertragung auf die Oberfläche erfolgt

überwiegend durch die Bewegungen des Stoffes selbst. Diese Art der Energieübertragung nennt man Konvektion und die Schicht der Sonne, wo es vorkommt, - konvektive Zone. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 200.000 km.

Oberhalb der Konvektionszone befindet sich die Sonnenatmosphäre, die ständig schwankt. Hier breiten sich sowohl vertikale als auch horizontale Wellen mit Längen von mehreren tausend Kilometern aus. Die Schwingungen treten mit einer Periode von etwa fünf Minuten auf.

Die innere Schicht der Sonnenatmosphäre wird genannt Photosphäre. Es besteht aus leichten Bläschen. Das Granulat. Ihre Abmessungen sind klein - 1000-2000 km, und die Entfernung zwischen ihnen beträgt 300-600 km. Auf der Sonne können gleichzeitig etwa eine Million Körnchen beobachtet werden, von denen jedes mehrere Minuten existiert. Die Körnchen sind von dunklen Zwischenräumen umgeben. Wenn die Substanz im Granulat aufsteigt, fällt sie um sie herum. Die Körnchen schaffen einen allgemeinen Hintergrund, vor dem man so großflächige Formationen wie Fackeln, Sonnenflecken, Protuberanzen usw. beobachten kann.

Sonnenflecken- dunkle Bereiche auf der Sonne, deren Temperatur im Vergleich zum umgebenden Raum abgesenkt ist.

Solarfackeln genannt die hellen Felder, die Sonnenflecken umgeben.

Vorsprünge(von lat. protubero- Ich schwill an) - dichte Kondensationen relativ kalter (im Vergleich zur Umgebungstemperatur) Materie, die aufsteigen und durch ein Magnetfeld über der Sonnenoberfläche gehalten werden. Der Ursprung des Magnetfelds der Sonne kann dadurch verursacht werden, dass verschiedene Schichten der Sonne unterschiedlich schnell rotieren: Die inneren Teile rotieren schneller; der Kern dreht sich besonders schnell.

Protuberanzen, Sonnenflecken und Fackeln sind nicht die einzigen Beispiele für Sonnenaktivität. Es umfasst auch magnetische Stürme und Explosionen, die als blitzt.

Darüber befindet sich die Photosphäre Chromosphäre ist die äußere Hülle der Sonne. Der Ursprung des Namens dieses Teils der Sonnenatmosphäre ist mit seiner rötlichen Farbe verbunden. Die Dicke der Chromosphäre beträgt 10-15.000 km und die Materiedichte ist hunderttausendmal geringer als in der Photosphäre. Die Temperatur in der Chromosphäre wächst schnell und erreicht in den oberen Schichten Zehntausende von Grad. Am Rand der Chromosphäre werden beobachtet Nadeln, die längliche Säulen aus verdichtetem leuchtendem Gas sind. Die Temperatur dieser Jets ist höher als die Temperatur der Photosphäre. Spicules steigen zuerst von der unteren Chromosphäre um 5000-10000 km auf und fallen dann zurück, wo sie verblassen. All dies geschieht mit einer Geschwindigkeit von etwa 20.000 m/s. Spikula lebt 5-10 Minuten. Die Zahl der gleichzeitig auf der Sonne existierenden Nadeln beträgt etwa eine Million (Abb. 6).

Reis. 6. Die Struktur der äußeren Schichten der Sonne

Die Chromosphäre umgibt Sonnenkorona ist die äußere Schicht der Sonnenatmosphäre.

Die Gesamtmenge der von der Sonne abgestrahlten Energie beträgt 3,86. 1026 W, und nur ein Zweimilliardstel dieser Energie wird von der Erde empfangen.

Sonneneinstrahlung beinhaltet korpuskular Und elektromagnetische Strahlung.Korpuskuläre Grundstrahlung- das ist ein Plasmastrom, der aus Protonen und Neutronen besteht, oder anders ausgedrückt - Sonniger Wind, der den erdnahen Weltraum erreicht und die gesamte Magnetosphäre der Erde umströmt. elektromagnetische Strahlung ist die Strahlungsenergie der Sonne. Sie erreicht die Erdoberfläche in Form von Direkt- und Streustrahlung und sorgt für ein thermisches Regime auf unserem Planeten.

Mitte des 19. Jahrhunderts. Schweizer Astronom Rudolf Wolf(1816-1893) (Abb. 7) berechneten einen quantitativen Indikator der Sonnenaktivität, der weltweit als Wolfszahl bekannt ist. Nachdem er die bis Mitte des letzten Jahrhunderts gesammelten Daten zu Beobachtungen von Sonnenflecken verarbeitet hatte, konnte Wolf den durchschnittlichen 1-Jahres-Zyklus der Sonnenaktivität ermitteln. Tatsächlich reichen die Zeitintervalle zwischen den Jahren mit maximaler oder minimaler Wolfszahl von 7 bis 17 Jahren. Gleichzeitig mit dem 11-Jahres-Zyklus findet ein säkularer, genauer 80-90-Jahres-Zyklus der Sonnenaktivität statt. Inkonsequent übereinander gelegt, verändern sie merklich die Prozesse, die in der geographischen Hülle der Erde ablaufen.

A. L. Chizhevsky (1897-1964) (Abb. 8) wies bereits 1936 auf die enge Verbindung vieler terrestrischer Phänomene mit der Sonnenaktivität hin, der schrieb, dass die überwiegende Mehrheit der physikalischen und chemischen Prozesse auf der Erde das Ergebnis des Einflusses kosmischer Kräfte sind . Er war auch einer der Begründer einer solchen Wissenschaft wie Heliobiologie(aus dem Griechischen. helios- die Sonne), Untersuchung des Einflusses der Sonne auf die lebende Substanz der geografischen Hülle der Erde.

Abhängig von der Sonnenaktivität treten auf der Erde solche physikalischen Phänomene auf, wie z. Grundwasser, Salzgehalt und Effizienz der Meere und andere

Das Leben von Pflanzen und Tieren ist mit der periodischen Aktivität der Sonne verbunden (es besteht eine Korrelation zwischen dem Sonnenzyklus und der Periode der Vegetationsperiode bei Pflanzen, der Fortpflanzung und Migration von Vögeln, Nagetieren usw.) sowie Menschen (Krankheiten).

Derzeit wird der Zusammenhang zwischen solaren und terrestrischen Prozessen mit Hilfe künstlicher Erdsatelliten weiter untersucht.

terrestrische Planeten

Neben der Sonne werden im Sonnensystem Planeten unterschieden (Abb. 9).

Nach Größe, geografischen Indikatoren und chemischer Zusammensetzung werden die Planeten in zwei Gruppen eingeteilt: terrestrische Planeten Und Riesenplaneten. Die terrestrischen Planeten umfassen und. Sie werden in diesem Unterabschnitt besprochen.

Reis. 9. Planeten des Sonnensystems

Erde ist der dritte Planet von der Sonne. Ihm wird ein eigener Abschnitt gewidmet.

Fassen wir zusammen. Die Dichte der Materie des Planeten hängt von der Position des Planeten im Sonnensystem und unter Berücksichtigung seiner Größe von der Masse ab. Wie
Je näher der Planet an der Sonne ist, desto höher ist seine durchschnittliche Materiedichte. Zum Beispiel für Merkur 5,42 g/cm2, Venus - 5,25, Erde - 5,25, Mars - 3,97 g/cm 3 .

Die allgemeinen Eigenschaften der terrestrischen Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) sind hauptsächlich: 1) relativ kleine Größen; 2) hohe Temperaturen an der Oberfläche und 3) hohe Dichte an Planetenmaterie. Diese Planeten rotieren relativ langsam um ihre Achse und haben wenige oder gar keine Satelliten. In der Struktur der Planeten der Erdgruppe werden vier Hauptschalen unterschieden: 1) ein dichter Kern; 2) der Mantel, der es bedeckt; 3) Rinde; 4) leichte Gas-Wasser-Hülle (außer Quecksilber). Auf der Oberfläche dieser Planeten wurden Spuren tektonischer Aktivität gefunden.

Riesenplaneten

Machen wir uns nun mit den Riesenplaneten vertraut, die auch in unserem Sonnensystem enthalten sind. Das , .

Riesenplaneten haben die folgenden allgemeinen Eigenschaften: 1) große Größe und Masse; 2) sich schnell um eine Achse drehen; 3) haben Ringe, viele Satelliten; 4) die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium; 5) haben im Zentrum einen heißen Kern aus Metallen und Silikaten.

Sie zeichnen sich auch aus durch: 1) niedrige Oberflächentemperaturen; 2) geringe Materiedichte der Planeten.