Преди 5 светлинни години. Определяне на разстоянията до най-близките звезди. Надолу по стълбите, водещи нагоре

Благодарение на годишното движение на Земята в орбита, затворените звезди се движат малко по отношение на далечните "фиксирани" звезди. За годината, такава звезда описва малка елипса на небесната сфера, размерите на които са по-малко от звезда. В ъгловата мярка, голямата полуосна на тази елипса е приблизително равна на величината на максималния ъгъл, който е видим до 1 a. д. (голяма част от орбитата на земята), перпендикулярна на посоката на звездата. Този ъгъл (), наречен едногодишна или тригонометрична звезда на паралакс, равна на половината от видимата си изместване за годината, служи за измерване на разстоянието до него въз основа на тригонометрични отношения между страните и ъглите на ZSA триъгълника, в който е известен ъгълът и основата - голямата част от земната орбита (вж. Фиг. 1).

Фигура 1. Определяне на разстоянието до звездата от паралакс (A - звезда, Z - Земя, С - Слънце).

Разстояние r. Към звездата, определена от тригонометричния си паралакс, е равна на:

r. \u003d 206265 "" / (a. Д.),

където паралаксът се изразява в ъглови секунди.

За удобство за определяне на разстоянието до звезди с паралакс в астрономия, в астрономия (PS) се използва специална единица дължина. Звезда на разстояние 1 ps има параралакс, равен на 1 ". Съгласно горната формула, 1 ps \u003d 206265 a. д. \u003d 3,086 · 10 18 cm.

Заедно с Parsecom се прилага друга специална единица на разстояния - светлинната година (т.е. разстоянието, което светлината преминава за 1 година), тя е 0.307 PS, или 9.46 · 10 17 cm.

Най-близката звезда към слънчевата система - червеното джудже на 12-та величина на проксималите - има параралакс 0.762, т.е., разстоянието до нея е 1.31 PS (4.3 светлинни години).

По-ниската граница за измерване на тригонометричните паралакс ~ 0.01 "", следователно, с тяхната помощ можете да измервате разстояния, които не надвишават 100 PS с относителна грешка от 50%. (С разстояния до 20 ps, \u200b\u200bотносителната грешка не надвишава 10%.) С този метод, актуални, се определят диапазони до около 6000 звезди. Разстоянията до по-далечни звезди в астрономията се определят главно от фотометричния метод.

Таблица 1. Двадесет най-близките звезди.

По какъв начин можете да измерите разстоянието до звездите?

Метод на хоризонтален паралакс

Глобусът, който се държи на разстояние 149.6 млн. Километра от слънцето, за годината "WINGS" в орбита е доста малко разстояние.

Но наистина гигантските разстояния започват отвън. Само в началото на 20-ти век учените успяха да създадат доста точни измервания и за първи път да поставят разстоянието до някои звезди.

Методът за определяне на разстоянието до звездите се състои в точно определянето на посоката на тях (това е при определяне на тяхното положение) от два края на диаметъра на земната орбита и се нарича "Хоризонтален параралакс метод". За да направите това, е необходимо само да се определи посоката на звездата в моментите, отделени един от друг, тъй като самата земя взема наблюдателя с него от едната страна на орбитата си към друга.

Отместването на звездата (разбира се, очевидно), причинено от промяната в положението на наблюдателя в пространството, е изключително малко, едва закачливо. Но тя беше измерена до 0 ", 01. Има ли много или малко? Съдията за себе си - това е да се помисли от Рязан на ръба на монетата изоставени минувачи в Москва на Червения площад.

Ясно е, че на такива разстояния и разстояния, познатите метри и километри не ходят никъде. Наистина голям, т.е. космически разстояния, по-удобно е да се изразява не в километри, но в светлинни годиниТова е, че на тези разстояния светят, разпространявайки се със скорост от 300 000 км / сек, минава през годината.

С помощта на описания метод можете да определите разстоянията до звездите, които са много по-далеч от триста години. Светлината на звездите на някои далечни звездни системи идва при нас за стотици милиони светлинни години.

Това изобщо не означава колко често мислят, че гледаме звездите, може да няма вече съществуващи в действителност. Не казвайте, че "виждаме в небето, което наистина е не". Всъщност огромното мнозинство от звездите се променят толкова бавно, че преди милиони години те бяха същите като сега, и дори видимите места от тях в небето се променят изключително бавно, въпреки че в звездата се движи бързо. Така звездите, които ги виждаме като цяло, са еднакви и сега.

Параралакс принцип на прост пример.

Методът за определяне на разстоянието до звездите чрез измерване на ъгъла на видимо преместване (паралакс).

Томас Хендерсън, Василий Яковлевич и Фридрих Бесел, първо измерени разстояния до звезди от паралакс.

Схема на местоположението на звездите в радиуса от 14 светлинни години от слънцето. Включително слънцето, в тази област има 32 известни звездни системи (Inductiveload / Wikipedia.org).

Следващото откритие (30-те от XIX век) е определението за звездни паралакс. Учените отдавна заподозряха, че звездите могат да бъдат подобни на далечното слънце. Но все още беше хипотеза и бих казал, дотогава, на практика да не се намери на нищо. Беше важно да се научите директно да измервате разстоянието до звездите. Как да го направим, хората са разбрали доста дълго време. Земята се върти около слънцето и, ако например, днес, за да направим точна скица звездно небе (През XIX век все още е невъзможно да се направи снимка), изчакайте половин година и да престанете да се забелязате небето, може да се отбележи, че част от звездите са се изместили спрямо други далечни обекти. Причината е проста - сега гледаме звездите от противоположния ръб на земната орбита. Има промяна на близки предмети на фона на далечни. Това е точно същото, сякаш първо гледаме пръста ви с едно око, а след това и други. Отбелязваме, че пръстът се измества на фона на отдалечени обекти (или отдалечени обекти са изместени спрямо пръста, в зависимост от това, което избираме референтната система). Тихо нанасяне, най-добрият астроном на дотелископичната епоха, се опита да измери тези паралакс, но не ги намери. Всъщност той даде долната граница на разстоянието до звездите. Той каза, че звездите поне по-далеч от, светлината на светлинния месец (въпреки че такъв термин, разбира се, не може да бъде). А в 30-те години развитието на технологията на телескопичната наблюдение направи възможно по-точни разстояния до звездите. И не е изненадващо, че наведнъж трима души различни части Глобусът проведе такива наблюдения за три различни звезди.

Първото официално правилно разстоянието до звездите измерват Томас Хендерсън. Той наблюдава Алфа Кентауро в южното полукълбо. Той имаше късмет, той почти случайно избра най-близката звезда от тези, които са видими непълнологично око В южното полукълбо. Но Хендерсън вярваше, че му липсва точността на наблюденията, въпреки че е получил правилното нещо. Грешките, според неговото мнение, бяха големи и той не публикува веднага резултата си. Василий Яковлевич Струвите наблюдаваше в Европа и избра ярка звезда на северното небе - Vefi. Беше твърде щастлив - той можеше да избере, например, Арктур, който е много по-далеч. Struve определи разстоянието до veks и дори публикува резултата (който, както се оказа, беше много близо до истината). Въпреки това, той го изяснал няколко пъти, променил и затова мнозина смятат, че е невъзможно да се вярва на този резултат, тъй като самият автор непрекъснато го променя. И Фридрих Бесел дойде по различен начин. Той не избра ярка звезда и този, който бързо се движи по небето - 61 лебеда (самото име казва, че вероятно не е много светло). Звездите се движат леко един спрямо един друг и естествено, по-близо до нас звездите, толкова по-значително е този ефект. Точно както във влака, крайпътните стълбове проблясваха много бързо извън прозореца, гората бавно се преместваше и слънцето всъщност стои на място. През 1838 г. той публикува много надеждна паралакс звезда 61 лебед и правилно измерва разстоянието. Тези измервания първо доказват, че звездите са далечни и стана ясно, че светлината на всички тези обекти съответства на слънчевото значение. Определението за паралакс за първите десетки звезди направи възможно изграждането на триизмерна карта на слънчевата среда. Все пак човекът винаги е бил много важен за изграждане на карти. Това направи света, сякаш малко по-контролиран. Тук е карта и вече някой друг не изглежда толкова тайнствен, вероятно не живее от дракони, а просто някаква тъмна гора. Появата на измерване на разстоянията до звезди наистина направи най-близкото слънце в няколко светлинни години някои повече или повече, приятелски настроени.

Това е глава от вестника, освободен от благотворителен проект "накратко и ясно за най-интересното". Кликнете върху миниатюрата на вестника по-долу и прочетете останалите статии по темата за интерес. Благодаря ти!

Освобождаващ материал любезно предостави на Сергей Борисович Попов - астрофизик, доктор по физически и математически науки, професор Руска академия Науки, водещ изследовател на Държавния астрономически институт. Старберг Москва държавен университет, Лауреат на няколко престижни премии в областта на науката и просветлението. Надяваме се, че познаването на освобождаването ще бъде полезно и ученици, родители и учители - особено сега, когато астрономията отново влезе в списъка на задължителните училищни предмети (Заповед № 506 от Министерството на образованието и науката от 7 юни 2017 г.).

Всички вестници, публикувани от нашия благотворителен проект "накратко и ясно за най-интересните", ви очакват на сайта K-Ya.rf. Също така има

На 22 февруари 2017 г. НАСА съобщи, че 7 екзопланети са открити в един звезден трапест-1. Трима от тях са в обхвата на разстоянията от звездата, в която планетата може да има течна вода, а водата е ключово условие за живота. Също така се съобщава, че тази звезда е на разстояние 40 светлинни години от земята.

Това послание направи много шум в медиите, някой дори изглеждаше, че човечеството е на стъпка от изграждането на нови селища от нова звезда, но не е така. Но 40 светли години е много, това е много, това е твърде много километри, т.е. това е чудотворно огромно разстояние!

От хода на физиката е известна третата космическа скорост - това е такава скорост, която тялото трябва да има тялото на повърхността на земята, за да надхвърли Слънчева система. Стойността на тази скорост е 16.65 км / и. Обикновен орбитал космически кораби Започнете със скорост 7,9 км / сек и се върти около земята. По принцип скоростта от 16-20 км / и е доста достъпна в съвременните земни технологии, но не повече!

Човечеството все още не е научило да ускорява космическите кораби по-бързо от 20 km / s.

Изчислете колко години се нуждаете от Starrel, летящ със скорост от 20 km / s, за да преодолеете 40 светлинни години и да стигнете до звездната трапетка-1.
Една светлинна година е разстоянието, което върви светлината във вакуум, а скоростта на светлината е приблизително 300 хиляди км / и.

Космическият кораб, направен от ръцете на хората, лети със скорост от 20 km / s, т.е. 15 000 пъти по-бавна скорост на светлината. 40 светлинни години такъв кораб ще преодолее времето, равно на 40 * 15000 \u003d 600000 години!

Корабът на Земята (на модерното ниво на технология) е напрегнат до звездната трапест-1 за около 600 хиляди години! Развиденият човек съществува на земята (според учените) само 35-40 хиляди години, и има около 600 хиляди години!

В близко бъдеще технологиите няма да позволят на човек да достигне до звездната трапест-1. Дори обещаващи двигатели (йонийски, фотон, космически платна и др.), Които не са в реалността на Земята, се изчислява, че могат да разпръснат кораба до скорост от 10 000 км / и и следователно полетното време до тапастиста 1 системата ще бъде намалена до 120 години. Това вече е повече или по-малко приемливо време за летене с помощта на анабиоза или за няколко поколения имигранти, но днес всички тези двигатели са фантазии.

Дори най-близките звезди все още са твърде далеч от хората, твърде далеч, да не говорим за звездите на нашата галактика или други галактики.

Диаметърът на нашата галактика млечен път Това е около 100 хиляди светлинни години, т.е. пътят от края до края на модерния кораб кораб ще бъде 1,5 милиарда години! Науката предполага, че земята ни е 4,5 милиарда години, а многогодишният живот е около 2 милиарда години. Разстоянието до най-близките до американските галактики - Андромеда мъглявина - 2,5 милиона светлинни години от земята - какви чудовищни \u200b\u200bразстояния!

Както може да се види от всички сега живи хора, никой никога няма да спре краката на земята на планетата от друга звезда.

Звездите са най-често срещаният тип небесния Тел във вселената. Звездите до 6-тата звезда има около 6000, до 11-ти звезден магнитуд около един милион, и до 21-ви зверове от тях в цялото небе около 2 милиарда.

Всички те, като слънцето, са горещи самостоятелни газови топки, в дълбините, от които се отличава огромна енергия. Въпреки това, звездите дори в най-силните телескопи се виждат като блестящи точки, тъй като те са много далеч от нас.

1. Едногодишен паралакс и разстояния до звезди

Радиусът на земята се оказва твърде малък, за да служи като основа за измерване на паралактните звезди, които се компенсират и да определят разстоянията до тях. По времето на Коперник беше ясно, че ако земята наистина се обърне около слънцето, тогава видимите позиции на звездите в небето трябва да се променят. В продължение на шест месеца земята се придвижва към диаметъра на орбитата си. Указанията на звездата от противоположните точки на тази орбита трябва да се различават. С други думи, звездите трябва да бъдат забележими за едногодишен параралакс (фиг. 72).

Едногодишният паралакс на звездата ρ нарича ъгъла, под който от звездата може да се види голяма част от земната орбита (равна на 1 или. Д.), ако е перпендикулярно на гледката с лъч.

Колкото по-голямо е разстоянието D към звездата, толкова по-малко нейния паралакс. Паралактното изместване на звездата в небето през годината се случва на малка елипса или кръг, ако звездата е в еклиптичния полюс (виж фиг. 72).

Коперник се опита, но не можеше да открие параралакс звездите. Той правилно твърди, че звездите са твърде далеч от земята, така че устройствата да съществуват тогава да забележат своето паралактно изместване.

За първи път, надеждно измерване на едногодишния паралакс, звездите на Veks успяха да внедрят през 1837 г. Руски академик V. Ya. Struve. Почти едновременно с него в други страни паралакс бяха идентифицирани с две звезди, една от които е α. Тази звезда, която в СССР не е видима, се оказа най-близо до нас, нейния едногодишен паралатор ρ \u003d 0.75. "При такъв ъгъл, голото око е видимо с дебелина 1 mm от разстояние 280 м. Не е изненадващо, че толкова дълго не може да види звездите толкова дълги малки ъглови премествания.

Разстояние до звезда където А е голяма полуосна страна на земната орбита. При малки ъгли ако p се експресира в секунди на дъгата. След това, приемане на a \u003d 1 a. д. получавам:

Разстоянието до най-близката звезда α Кентавър D \u003d 206 265 ": 0.75" \u003d 270,000 a. д. Светлината преминава през 4 години, докато от слънцето до земята той върви само 8 минути и около 1 сек от луната.

Разстоянието, което светлината преминава през цялата година, се нарича светлинна година. Това устройство се използва за измерване на разстоянието заедно с Parcember (PC).

Парсек е разстоянието, от което голяма част от земната орбита, перпендикулярна на гледната точка на лъча, е видима под ъгъл от 1 ".

Разстоянието в парсека е равно на обратната стойност на едногодишен паралакс, изразен във втората дъга. Например, разстоянието до звездата α кътурьон е 0.75 "(3/4") или 4/3 от компютъра.

1 Parsec \u003d 3.26 светлинна година \u003d 206 265 a. д. \u003d 3 * 10 13 км.

В момента измерването на едногодишния паралакс е основният начин, когато определя разстоянията до звездите. Параралаките се измерват за много звезди.

Измерването на едногодишния паралакс може да бъде надеждно задаване на разстояние до звезди, които са 100 бр., Или 300 светлинни години.

Защо точно не може да измерва годишния паралакс повече от далечните звезди?

Разстоянието до по-далечни звезди понастоящем се определя от други методи (виж § 25.1).

2. видима и абсолютна звездна стойност

Светлината на звездите. След като астрономите получиха възможността да определят разстоянията до звезди, е установено, че звездите се различават от видимата яркост не само поради разликата в разстоянието до тях, но поради разликата в техните лампи.

Светлината на звезда L се нарича сила на излъчване на светлинна енергия в сравнение с радиационната сила на слънцето.

Ако две звезди имат еднаква осветеност, звездата, която е по-далеч от нас, има по-малка видима яркост. Можете да сравните звездите за осветеност само ако изчислите тяхната видима яркост (звездна стойност) за същото стандартно разстояние. На такова разстояние в астрономия се разглеждат 10 бр.

Видимата звездна стойност, която звездата имаше, ако е от нас на стандартно разстояние D 0 \u003d 10 бр, е името на абсолютната звезда M.

Помислете за количественото съотношение на видимите и абсолютни звездни магнити при добре познато разстояние D към него (или неговия паралакс Р). Припомнете първо, че разликата в 5-звездните магнита съответства на разликата в яркостта точно 100 пъти. Следователно разликата в видимите звездни стойности на два източника е равна на една, когато една от тях е по-ярка от друга точно понякога (тази стойност е приблизително равна на 2.512). По-яркото от източника, очевидната звездна стойност се счита за по-малко. Като цяло, връзката на видимата яркост на две всякакви звезди I 1: I 2 е свързана с разликата между видимите им звездни магнити M 1 и m 2 чрез просто съотношение:

Нека m е видимата величина на звездата на звездата на разстояние от D. ако е наблюдавано от разстояние d 0 \u003d 10 бр, неговата видима стойност на звезда m 0 по дефиниция би била равна на абсолютната звездна величина M. след това явно Яркостта ще се промени

В същото време е известно, че привидната яркост на звездата се променя обратно пропорционална на квадрата на разстоянието до него. Следователно

(2)

Следователно,

(3)

Логаритмизиране на този израз, намерете:

(4)

където p се изразява в секунди на дъгата.

Тези формули дават абсолютна звезда на m съгласно известния видима звездна величина.m на реално разстояние до звездата D. Нашето слънце от разстояние от 10 бр. Ще изглежда приблизително като звезда на 5-та видима звездна величина, т.е. за слънцето m ≈5.

Познаването на абсолютна звезда на звезда, е лесно да се изчисли светлината му L. вземането на светлината на слънцето l \u003d 1, по дефиниция на светлината, която може да бъде написана

Стойностите на m и l в различни единици изразяват силата на звездната радиация.

Учителските звезди показват, че те могат да се различават в десетки милиарда пъти. При звездните стойности, това разграничение достига 26 единици.

Абсолютни стойностизвездите от много висока осветеност са отрицателни и достигат m \u003d -9. Такива звезди се наричат \u200b\u200bгиганти и супергинци. Радиацията на златната риба със звезди е по-мощна от радиацията на нашето слънце 500 000 пъти, нейната осветеност L \u003d 500,000, най-малката радиационна мощност има джуджета с m \u003d + 17 (l \u003d 0.000013).

За да се разберат причините за значителните различия в светлината на звездите, е необходимо да се вземат предвид другите характеристики, които могат да бъдат определени въз основа на радиационния анализ.

3. Цвят, спектри и температури

По време на наблюденията обърнахте внимание на факта, че звездите имат различен цвят, най-ярките от тях. Цветът на нагрятото тяло, включително звездите, зависи от нейната температура. Това дава възможност да се определи температурата на разпределението на енергията в техния непрекъснат спектър.

Цветът и гамата на звездите са свързани с тяхната температура. В относително студени звезди радиация в региона на Червената спектър, поради което те имат червеникав цвят. Температура на червените звезди ниски. Тя расте последователно, когато се движи от червени звезди до оранжево, след това до жълто, жълтеникаво, бяло и синкаво. Спектрите на звездите са изключително разнообразни. Те са разделени на класове, обозначени с латински букви и цифри (вижте задната принудителна). В спектрите на студени червени звезди клас mпри температура от около 3000 k, абсорбционните ленти на най-простите диатомни молекули са видими, най-често титанов оксид. В спектрите на други червени звезди, са доминирани въглерод или циркониеви оксиди. Червени звезди от първия размер на клас m - Антарес, Bethelgeuse..

В спектра жълта звезда Клас G.Към което принадлежи слънцето (с температура от 6000 k на повърхността), тънките метални линии доминират: желязо, калций, натрий и др. Звездата тип слънце по спектъра, цвят и температура е ярък параклис в съзвездието на ерекция.

В спектрите на бели звезди клас АПодобно на Сириус, Вега и Денгет, най-силната линия на водород. Има много слаби линии на йонизирани метали. Температурата на тези звезди е около 10 000 К.

В спектрите на най-горещите, синкави звездипри температура от около 30 000 K видима линия на неутрална и йонирана хелий.

Температурите на повечето звезди са в диапазона от 3000 до 30 000 K. няколко температури от около 100 000 К.

Така спектрите на звездите са много различни един от друг и е възможно да се определи химическият състав и температура на атмосферата на звездите. Изследването на спектрите показва, че водородът и хелийът преобладават в атмосферите на всички звезди.

Разликите в звездните спектри са обяснени не толкова много различни от тях. химичен съставКолко разлика в температурата и другите физически условия в звездните атмосфери. При високи температури молекулите се унищожават до атоми. С още по-висока температура, по-малко трайни атоми се унищожават, те се превръщат в йони, губят електрони. Йонизирани атоми на много химически елементи, както и неутрални атоми, излъчват и абсорбират енергията на определени дължини на вълните. Чрез сравняване на интензивността на абсорбционните линии на атомите и йони на същото химичен елемент Теоретично определя тяхната относителна сума. Това е функция на температурата. Така върху тъмните линии на спектрите на звездите може да се определи температурата на техните атмосфери.

Звездите от една и съща температура и цвят, но спектрите на разликата светимост са като цяло еднакви, но може да се види в относителните интензитети на някои линии. Това се дължи на факта, че при същата температура налягането в техните атмосфери е различно. Например, в атмосферите на звезди-гиганти, налягането е по-малко, те са бързи. Ако изразходвате тази зависимост графично, след това върху интензивността на линиите можете да намерите абсолютната стойност на звездата и след това с формула (4) да определите разстоянието до него.

Пример за решаване на проблема

Задача. Какво е светлината на звездата ζ скорпион, ако видимата му звездна стойност 3 и разстоянието до нея 7500 sv. години?

Упражнение 20.

1. Колко пъти Sirius по-ярка от Алдебаран? Слънце по-ярко от Сириус?

2. една звезда, по-ярка от още 16 пъти. Каква е разликата между техните звездни магнита?

3. Pararallax vegue 0.11 ". Колко време е светлината от нея?

4. Колко години трябва да лети към съзвездието на Лира със скорост от 30 км / сек, така че Вега да е два пъти повече?

5. Колко пъти звездата е 3.4 звездна величина по-слаба от Сириус, която има видима звездна стойност -1.6? Какво е равно абсолютни стойности Тези звезди, ако разстоянието до двете са 3 бр?

6. Назовете цвета на всяка от звездите IV приложения от техния спектрален клас.