Wokół którego kręci się słońce. Prędkość słońca i galaktyki we wszechświecie. Charakterystyka Galaktyki Drogi Mlecznej
Każda osoba, nawet leżąca na kanapie czy siedząca przy komputerze, jest w ciągłym ruchu. Ten ciągły ruch w przestrzeni kosmicznej ma różne kierunki i ogromne prędkości. Przede wszystkim Ziemia porusza się wokół własnej osi. Ponadto planeta krąży wokół Słońca. Ale to nie wszystko. Dużo bardziej imponujące odległości pokonujemy wraz z układem słonecznym.
Słońce jest jedną z gwiazd na płaszczyźnie Drogi Mlecznej, czyli po prostu Galaktyki. Jest oddalony o 8 kpc od centrum, a odległość od płaszczyzny Galaktyki wynosi 25 kpc. Gęstość gwiazd w naszym regionie Galaktyki wynosi około 0,12 gwiazdy na 1 pc3. Pozycja Układ Słoneczny nie jest stały: jest w ciągłym ruchu względem pobliskich gwiazd, gazu międzygwiazdowego i wreszcie wokół centrum Drogi Mlecznej. Ruch Układu Słonecznego w galaktyce po raz pierwszy zauważył William Herschel.
Ruch względem pobliskich gwiazd
Prędkość ruchu Słońca do granicy konstelacji Herkulesa i Liry wynosi 4 as. rocznie lub 20 km/s. Wektor prędkości skierowany jest w stronę tzw. wierzchołka - punktu, do którego skierowany jest również ruch innych pobliskich gwiazd. Kierunki prędkości gwiazd, m.in. Słońca przecinają się w punkcie przeciwległym do wierzchołka, zwanym anty-wierzchołkiem.
Ruch względem widocznych gwiazd
Oddzielnie mierzony jest ruch Słońca w stosunku do jasnych gwiazd, które można zobaczyć bez teleskopu. Jest to wskaźnik standardowego ruchu Słońca. Szybkość takiego ruchu wynosi 3 AU. rocznie lub 15 km/s.
Ruch względem przestrzeni międzygwiezdnej
W stosunku do przestrzeni międzygwiezdnej Układ Słoneczny porusza się już szybciej, prędkość wynosi 22-25 km/s. Jednocześnie pod wpływem „wiatru międzygwiazdowego”, który „wieje” z południowego rejonu Galaktyki, wierzchołek przesuwa się do konstelacji Wężownika. Przesunięcie szacowane jest na około 50.
Poruszanie się po centrum Drogi Mlecznej
Układ Słoneczny jest w ruchu względem centrum naszej Galaktyki. Porusza się w kierunku konstelacji Łabędzia. Prędkość wynosi około 40 AU. rocznie lub 200 km/s. Pełna rewolucja zajmuje 220 milionów lat. Nie da się określić dokładnej prędkości, ponieważ wierzchołek (środek Galaktyki) jest ukryty przed nami za gęstymi obłokami międzygwiazdowego pyłu. Wierzchołek przesuwa się o 1,5° co milion lat i zatacza pełny okrąg za 250 milionów lat, czyli 1 „rok galaktyczny.
Podróż na skraj Drogi Mlecznej
Ruch Galaktyki w przestrzeni kosmicznej
Nasza Galaktyka również nie stoi w miejscu, ale zbliża się do galaktyki Andromedy z prędkością 100-150 km/s. Grupa galaktyk, do której należy Droga Mleczna, porusza się w kierunku dużej gromady Panny z prędkością 400 km/s. Trudno sobie wyobrazić, a jeszcze trudniej obliczyć, jak daleko posuwamy się w każdej sekundzie. Odległości te są ogromne, a błędy w takich obliczeniach są nadal dość duże.
Siedzisz, stoisz lub leżysz czytając ten artykuł i nie czujesz, że Ziemia obraca się wokół własnej osi z zawrotną prędkością – około 1700 km/h na równiku. Jednak prędkość obrotowa nie wydaje się zbyt duża po przeliczeniu na km/s. Okazuje się, że 0,5 km / s - ledwo zauważalny błysk na radarze, w porównaniu z innymi prędkościami wokół nas.
Podobnie jak inne planety Układu Słonecznego, Ziemia krąży wokół Słońca. A żeby utrzymać się na swojej orbicie, porusza się z prędkością 30 km/s. Wenus i Merkury, które są bliżej Słońca, poruszają się szybciej, Mars, którego orbita przechodzi przez orbitę Ziemi, porusza się znacznie wolniej.
Ale nawet Słońce nie stoi w miejscu. Nasza galaktyka Drogi Mlecznej jest ogromna, masywna, a także mobilna! Wszystkie gwiazdy, planety, obłoki gazu, cząsteczki pyłu, czarne dziury, ciemna materia – wszystko to porusza się względem wspólnego środka masy.
Według naukowców Słońce znajduje się w odległości 25 000 lat świetlnych od centrum naszej galaktyki i porusza się po orbicie eliptycznej, dokonując pełnego obrotu co 220-250 milionów lat. Okazuje się, że prędkość Słońca wynosi około 200-220 km/s, czyli setki razy więcej niż prędkość Ziemi wokół własnej osi i kilkadziesiąt razy więcej niż prędkość jej ruchu wokół Słońca. Tak wygląda ruch naszego Układu Słonecznego.
Czy galaktyka jest nieruchoma? Znowu nie. Gigantyczne obiekty kosmiczne mają dużą masę i dlatego tworzą silne pola grawitacyjne. Daj Wszechświatowi trochę czasu (a mieliśmy – około 13,8 miliarda lat), a wszystko zacznie płynąć w kierunku największego przyciągania. Dlatego Wszechświat nie jest jednorodny, ale składa się z galaktyk i grup galaktyk.
Co to dla nas oznacza?
Oznacza to, że Droga Mleczna jest przyciągana do siebie przez inne galaktyki i grupy galaktyk znajdujące się w pobliżu. Oznacza to, że w procesie tym dominują masywne obiekty. A to oznacza, że nie tylko nasza galaktyka, ale i wszyscy wokół nas są pod wpływem tych „traktorów”. Zbliżamy się do zrozumienia tego, co dzieje się z nami w kosmosie, ale wciąż brakuje nam faktów, na przykład:
- jakie były początkowe warunki, w których narodził się wszechświat;
- jak różne masy w galaktyce poruszają się i zmieniają w czasie;
- jak powstała Droga Mleczna i otaczające ją galaktyki i gromady;
- i jak to się teraz dzieje.
Istnieje jednak sztuczka, która pomoże nam to rozgryźć.
Wszechświat wypełniony jest kosmicznym mikrofalowym promieniowaniem tła o temperaturze 2,725 K, które zachowało się od czasów Wielkiego Wybuchu. W niektórych miejscach występują drobne odchylenia - około 100 μK, ale ogólne tło temperaturowe jest stałe.
Dzieje się tak, ponieważ wszechświat powstał w Wielkim Wybuchu 13,8 miliarda lat temu i wciąż się rozszerza i ochładza.
380 000 lat po Wielkim Wybuchu wszechświat ochłodził się do takiej temperatury, że stało się możliwe tworzenie atomów wodoru. Wcześniej fotony stale oddziaływały z resztą cząstek plazmy: zderzały się z nimi i wymieniały energię. W miarę ochładzania się wszechświata jest mniej naładowanych cząstek i więcej przestrzeni między nimi. Fotony mogły swobodnie poruszać się w przestrzeni. Promieniowanie reliktowe to fotony, które zostały wyemitowane przez plazmę w kierunku przyszłego położenia Ziemi, ale uniknęły rozpraszania, ponieważ rekombinacja już się rozpoczęła. Do Ziemi docierają poprzez przestrzeń Wszechświata, który wciąż się rozszerza.
Możesz sam "zobaczyć" to promieniowanie. Zakłócenia, które pojawiają się na pustym kanale telewizyjnym, jeśli używasz prostej anteny z uszami królika, wynoszą 1% z powodu CMB.
A jednak temperatura tła nie jest taka sama we wszystkich kierunkach. Zgodnie z wynikami badań misji Planck temperatura różni się nieco na przeciwległych półkulach sfery niebieskiej: jest nieco wyższa w obszarach nieba na południe od ekliptyki – około 2,728 K, a niższa w drugiej połowie – około 2,722 tys.
Mikrofalowa mapa tła wykonana za pomocą teleskopu Planck. Ta różnica jest prawie 100 razy większa niż reszta obserwowanych wahań temperatury CMB, co jest mylące. Dlaczego to się dzieje? Odpowiedź jest oczywista – ta różnica nie wynika z fluktuacji promieniowania tła, pojawia się, ponieważ istnieje ruch!
Gdy zbliżasz się do źródła światła lub ono zbliża się do ciebie, linie widmowe w widmie źródła przesuwają się w kierunku fal krótkich (przesunięcie fioletu), gdy oddalasz się od niego lub ono oddala się od ciebie, linie widmowe przesuwają się w kierunku fal długich ( przesunięcie ku czerwieni).
Promieniowanie reliktowe nie może być mniej lub bardziej energetyczne, co oznacza, że poruszamy się w przestrzeni. Efekt Dopplera pomaga ustalić, że nasz Układ Słoneczny porusza się względem CMB z prędkością 368 ± 2 km/s, a lokalna grupa galaktyk, w tym Droga Mleczna, Galaktyka Andromedy i Galaktyka Trójkąta, porusza się z prędkością prędkość 627 ± 22 km/s względem CMB. Są to tak zwane osobliwe prędkości galaktyk, które wynoszą kilkaset km/s. Oprócz nich istnieją również prędkości kosmologiczne wynikające z rozszerzania się Wszechświata i obliczone zgodnie z prawem Hubble'a.
Dzięki promieniowaniu szczątkowemu z Wielkiego Wybuchu możemy zaobserwować, że wszystko we wszechświecie nieustannie się porusza i zmienia. A nasza galaktyka jest tylko częścią tego procesu.
Wszyscy wiemy, że Ziemia krąży wokół Słońca. Na tej podstawie pojawia się naturalne pytanie: czy samo Słońce się obraca? A jeśli tak, to wokół czego? Astronomowie otrzymali odpowiedź na to pytanie dopiero w XX wieku.
Nasza gwiazda naprawdę się porusza, a jeśli Ziemia ma dwa kręgi obrotu (wokół Słońca i wokół własnej osi), to Słońce ma ich trzy. Co więcej, cały Układ Słoneczny wraz z planetami i innymi ciałami kosmicznymi stopniowo oddala się od centrum galaktyki, pokonując z każdym obrotem kilka milionów kilometrów.
Co porusza słońce?
Wokół kręci się słońce? Wiadomo, że znajduje się nasza gwiazda, której średnica wynosi około 30 000 parseków. , równy 3,26 lat świetlnych.
W centralnej części Drogi Mlecznej znajduje się stosunkowo małe centrum Galaktyki o promieniu około 1000 parseków. W nim nadal zachodzi proces gwiazdotwórczy i znajduje się rdzeń, dzięki któremu kiedyś powstał nasz układ gwiezdny.
Odległość Słońca od centrum Galaktyki wynosi 26 tysięcy lat świetlnych, czyli znajduje się bliżej krawędzi galaktyki. Wraz z resztą gwiazd tworzących Drogę Mleczną, Słońce krąży wokół tego centrum. Średnia prędkość jego ruchu waha się od 220 do 240 km na sekundę.
Jedna rewolucja wokół centralnej części galaktyki trwa średnio 200 milionów lat. Przez cały okres swojego istnienia nasza planeta wraz ze Słońcem okrążyła jądro Galaktyki tylko około 30 razy.
Dlaczego słońce krąży wokół galaktyki?
Podobnie jak w przypadku obrotu Ziemi, dokładna przyczyna ruchu Słońca nie została ustalona. Według jednej wersji w centrum Galaktyki znajduje się jakiś rodzaj ciemnej materii (supermasywna czarna dziura), która wpływa zarówno na rotację gwiazd, jak i ich prędkość. Wokół tej dziury znajduje się kolejna dziura o mniejszej masie.
Razem obie materia wywierają grawitacyjny wpływ na gwiazdy w galaktyce i zmuszają je do poruszania się po różnych trajektoriach. Inni naukowcy są zdania, że ruch wynika z sił grawitacyjnych emanujących z jądra Drogi Mlecznej.
Jak każdy obiekt, Słońce porusza się bezwładnie po prostej drodze, ale grawitacja centrum Galaktyki przyciąga je do siebie i w ten sposób powoduje, że obraca się po okręgu.
Czy słońce obraca się wokół własnej osi?
Obrót Słońca wokół własnej osi to drugi okrąg jego ruchu. Ponieważ składa się z gazów, jego ruch jest zróżnicowany. 
Innymi słowy, gwiazda obraca się szybciej na równiku i wolniej na biegunach. Śledzenie obrotu Słońca wokół własnej osi jest dość trudne, więc naukowcy muszą nawigować po plamach słonecznych.
Przeciętnie plamka w rejonie równika słonecznego obraca się wokół osi Słońca i powraca do swojej pierwotnej pozycji w ciągu 24,47 dnia. Regiony w rejonie biegunów poruszają się wokół osi słonecznej w ciągu 38 dni.
Aby obliczyć konkretną wartość, naukowcy postanowili skupić się na pozycji 26 ° od równika, ponieważ mniej więcej w tym miejscu znajduje się największa liczba plamy słoneczne. W rezultacie astronomowie doszli do jednej liczby, zgodnie z którą prędkość obrotu Słońca wokół własnej osi wynosi 25,38 dnia.
Czym jest rotacja wokół zrównoważonego centrum?
Jak wspomniano powyżej, w przeciwieństwie do Ziemi, Słońce ma trzy płaszczyzny obrotu. Pierwsza znajduje się wokół centrum galaktyki, druga wokół jej osi, a trzecia to tak zwane centrum równowagi grawitacyjnej. Jeśli wyjaśnisz w prostych słowach, to wszystkie planety krążące wokół Słońca, chociaż mają znacznie mniejszą masę, ale przyciągają ją trochę do siebie.
W wyniku tych procesów własna oś Słońca również obraca się w przestrzeni. Podczas obrotu opisuje promień wyważania środka, w którym się obraca. W tym przypadku samo Słońce również opisuje swój promień. Ogólny obraz tego ruchu jest dość jasny dla astronomów, ale jego praktyczny komponent nie został w pełni zbadany. 
Ogólnie rzecz biorąc, nasza gwiazda jest bardzo złożonym i wieloaspektowym układem, więc w przyszłości naukowcy będą musieli odkryć o wiele więcej jej sekretów i tajemnic.
Gorąco polecamy go poznać. Znajdziesz tam wielu nowych przyjaciół. Co więcej, jest najszybszy i efektywny sposób skontaktuj się z administratorami projektu. Sekcja Aktualizacje antywirusowe nadal działa - zawsze aktualne bezpłatne aktualizacje dla Dr Web i NOD. Nie miałeś czasu, żeby coś przeczytać? Pełną treść tickera można znaleźć pod tym linkiem.
W tym artykule omówiono prędkość Słońca i Galaktyki względem różne systemy odniesienie:
Prędkość Słońca w Galaktyce względem najbliższych gwiazd, widocznych gwiazd i centrum Drogi Mlecznej;
Prędkość Galaktyki w stosunku do lokalnej grupy galaktyk, odległych gromad gwiazd i kosmicznego promieniowania tła.
Krótki opis Drogi Mlecznej.
Opis Galaktyki.
Zanim przystąpimy do badania prędkości Słońca i Galaktyki we Wszechświecie, poznajmy lepiej naszą Galaktykę.
Żyjemy niejako w gigantycznym „gwiezdnym mieście”. A raczej „mieszka” w nim nasze Słońce. Populacja tego „miasta” to różne gwiazdy, a „żyje” w nim ponad dwieście miliardów. Rodzi się w nim niezliczona ilość słońc, przechodząc przez młodość, średni wiek i starość - przechodzą długą i trudną ścieżka życia trwające miliardy lat.
Wymiary tego „gwiazdowego miasta” – Galaktyki są ogromne. Odległości między sąsiednimi gwiazdami wynoszą średnio tysiące miliardów kilometrów (6*1013 km). A takich sąsiadów jest ponad 200 miliardów.
Gdybyśmy ścigali się z jednego końca Galaktyki na drugi z prędkością światła (300 000 km/s), zajęłoby to około 100 000 lat.
Cały nasz system gwiezdny powoli obraca się jak gigantyczne koło złożone z miliardów słońc.
Orbita Słońca
W centrum Galaktyki najwyraźniej znajduje się supermasywny czarna dziura(Strzelec A *) (około 4,3 miliona mas Słońca), wokół którego kręci się przypuszczalnie czarna dziura o średniej masie od 1000 do 10 000 mas Słońca i okresie obrotu około 100 lat i kilku tysięcy stosunkowo małych. Ich połączone oddziaływanie grawitacyjne na sąsiednie gwiazdy powoduje, że te ostatnie poruszają się po niezwykłych trajektoriach. Istnieje założenie, że większość galaktyk ma w swoim jądrze supermasywne czarne dziury.
Centralne regiony Galaktyki charakteryzują się silną koncentracją gwiazd: każdy parsek sześcienny w pobliżu centrum zawiera ich wiele tysięcy. Odległości między gwiazdami są dziesiątki i setki razy mniejsze niż w sąsiedztwie Słońca.
Jądro Galaktyki z wielką siłą przyciąga wszystkie inne gwiazdy. Ale w całym „gwiazdowym mieście” osadzona jest ogromna liczba gwiazd. Przyciągają się również w różnych kierunkach, co ma złożony wpływ na ruch każdej gwiazdy. Dlatego Słońce i miliardy innych gwiazd w większości poruszają się po kołowych ścieżkach lub elipsach wokół centrum Galaktyki. Ale to tylko „zasadniczo” – jeśli przyjrzymy się uważnie, zobaczymy, jak poruszają się po bardziej złożonych zakrzywionych, meandrujących ścieżkach wśród otaczających gwiazd.
Cecha Galaktyki Drogi Mlecznej:
Położenie Słońca w Galaktyce.
Gdzie w Galaktyce jest Słońce i czy się porusza (a wraz z nim Ziemia, ty i ja)? Czy jesteśmy w „centrum miasta”, czy przynajmniej gdzieś blisko niego? Badania wykazały, że Słońce i Układ Słoneczny znajdują się w dużej odległości od centrum Galaktyki, bliżej „peryferyjnych miast” (26 000 ± 1400 lat świetlnych).
Słońce znajduje się w płaszczyźnie naszej Galaktyki i jest odsunięte od jej środka o 8 kpc, a od płaszczyzny Galaktyki o około 25 pc (1 pc (parsek) = 3,2616 lat świetlnych). W rejonie Galaktyki, gdzie znajduje się Słońce, gęstość gwiazd wynosi 0,12 gwiazdy na pc3.
model naszej galaktyki
Prędkość Słońca w Galaktyce.
Prędkość Słońca w Galaktyce jest zwykle rozpatrywana w odniesieniu do różnych układów odniesienia:
względem pobliskich gwiazd.
W stosunku do wszystkich jasnych gwiazd widocznych gołym okiem.
Odnośnie gazu międzygwiazdowego.
W stosunku do centrum Galaktyki.
1. Prędkość Słońca w Galaktyce względem najbliższych gwiazd.
Tak jak prędkość lecącego samolotu rozpatruje się w odniesieniu do Ziemi, nie biorąc pod uwagę lotu samej Ziemi, tak prędkość Słońca można wyznaczyć względem najbliższych mu gwiazd. Takie jak gwiazdy systemu Syriusza, Alfa Centauri itp.
Ta prędkość Słońca w Galaktyce jest stosunkowo niewielka: tylko 20 km/s, czyli 4 ja. (1 jednostka astronomiczna jest równa średniej odległości Ziemi od Słońca - 149,6 mln km.)
Słońce, względem najbliższych gwiazd, porusza się w kierunku punktu (wierzchołka) leżącego na granicy gwiazdozbiorów Herkulesa i Liry, w przybliżeniu pod kątem 25° do płaszczyzny Galaktyki. Współrzędne równikowe wierzchołka = 270°, = 30°.
2. Prędkość Słońca w Galaktyce względem widocznych gwiazd.
Jeśli weźmiemy pod uwagę ruch Słońca w Drodze Mlecznej względem wszystkich gwiazd widocznych bez teleskopu, to jego prędkość jest jeszcze mniejsza.
Prędkość Słońca w Galaktyce względem widocznych gwiazd wynosi 15 km/s, czyli 3 ja.
Wierzchołek ruchu Słońca w tym przypadku również leży w gwiazdozbiorze Herkulesa i ma następujące współrzędne równikowe: = 265°, = 21°.
Prędkość Słońca względem pobliskich gwiazd i gazu międzygwiazdowego
3. Prędkość Słońca w Galaktyce względem gazu międzygwiazdowego.
Następnym obiektem Galaktyki, w odniesieniu do którego rozważymy prędkość Słońca, jest gaz międzygwiazdowy.
Przestrzenie wszechświata nie są tak opustoszałe, jak sądzono przez długi czas. Chociaż w małe ilości, ale wszędzie jest gaz międzygwiazdowy, wypełniający wszystkie zakątki wszechświata. Gaz międzygwiazdowy, z pozorną pustką niewypełnionej przestrzeni Wszechświata, stanowi prawie 99% całkowitej masy wszystkich obiektów kosmicznych. Gęste i zimne formy gazu międzygwiazdowego zawierające wodór, hel i minimalne objętości ciężkie elementy(żelazo, aluminium, nikiel, tytan, wapń) są w stanie molekularnym, łącząc się w rozległe pola chmur. Zwykle w składzie gazu międzygwiazdowego pierwiastki rozkładają się następująco: wodór - 89%, hel - 9%, węgiel, tlen, azot - około 0,2-0,3%.
Przypominający kijankę obłok międzygwiazdowego gazu i pyłu IRAS 20324+4057, który ukrywa rosnącą gwiazdę
Chmury gazu międzygwiazdowego mogą nie tylko obracać się w uporządkowany sposób wokół centrów galaktyk, ale także mają niestabilne przyspieszenie. W ciągu kilkudziesięciu milionów lat doganiają się i zderzają, tworząc kompleksy pyłowo-gazowe.
W naszej Galaktyce główna objętość gazu międzygwiazdowego jest skoncentrowana w ramionach spiralnych, których jeden z korytarzy znajduje się w pobliżu Układu Słonecznego.
Prędkość Słońca w Galaktyce względem gazu międzygwiazdowego: 22-25 km/s.
Gaz międzygwiazdowy w bezpośrednim sąsiedztwie Słońca ma znaczną prędkość wewnętrzną (20-25 km/s) w stosunku do najbliższych gwiazd. Pod jego wpływem wierzchołek ruchu Słońca przesuwa się w kierunku konstelacji Wężownika (= 258°, = -17°). Różnica w kierunkach ruchu wynosi około 45°.
4. Prędkość Słońca w Galaktyce względem środka Galaktyki.
W trzech omówionych powyżej punktach mówimy o tak zwanej szczególnej, względnej prędkości Słońca. Innymi słowy, osobliwa prędkość to prędkość względem kosmicznego układu odniesienia.
Ale Słońce, najbliższe mu gwiazdy i lokalny obłok międzygwiazdowy są zaangażowane w większy ruch – ruch wokół centrum Galaktyki.
A oto przemówienie już idzie o bardzo różnych prędkościach.
Prędkość Słońca wokół centrum Galaktyki jest ogromna jak na ziemskie standardy - 200-220 km/s (około 850 000 km/h) lub ponad 40 AU. / rok.
Nie da się określić dokładnej prędkości Słońca wokół centrum Galaktyki, ponieważ centrum Galaktyki jest przed nami ukryte za gęstymi obłokami międzygwiazdowego pyłu. Jednak coraz więcej nowych odkryć w tym obszarze zmniejsza szacowaną prędkość naszego Słońca. Niedawno mówili o 230-240 km/s.
Układ Słoneczny w galaktyce przesuwa się w kierunku konstelacji Łabędzia.
Ruch Słońca w Galaktyce przebiega prostopadle do kierunku do centrum Galaktyki. Stąd współrzędne galaktyczne wierzchołka: l = 90°, b = 0° lub w bardziej znanych współrzędnych równikowych - = 318°, = 48°. Ponieważ jest to ruch odwrotny, wierzchołek przesuwa się i zatacza pełne koło w „roku galaktycznym”, około 250 milionów lat; jego prędkość kątowa wynosi ~5"/1000 lat, co oznacza przesunięcie wierzchołka o półtora stopnia na milion lat.
Nasza Ziemia ma około 30 takich "galaktycznych lat".
Prędkość Słońca w Galaktyce względem środka Galaktyki
Przy okazji ciekawostka dotycząca prędkości Słońca w Galaktyce:
Prędkość obrotu Słońca wokół centrum Galaktyki prawie pokrywa się z prędkością fali kompresji, która tworzy ramię spiralne. Ta sytuacja jest nietypowa dla całej Galaktyki: ramiona spiralne obracają się ze stałą prędkością kątową, jak szprychy w kołach, a ruch gwiazd odbywa się według innego wzoru, więc prawie cała populacja gwiezdna dysku albo dostaje się do wnętrza spiralne ramiona lub wypada z nich. Jedynym miejscem, w którym zbiegają się prędkości gwiazd i ramion spiralnych, jest tzw. koło koronacyjne i to na nim znajduje się Słońce.
Dla Ziemi ta okoliczność jest niezwykle ważna, ponieważ w ramionach spiralnych zachodzą gwałtowne procesy, które wytwarzają silne promieniowanie, które jest destrukcyjne dla wszystkich żywych istot. I żadna atmosfera nie mogła go przed tym ochronić. Ale nasza planeta istnieje w stosunkowo cichym miejscu w Galaktyce i nie była dotknięta tymi kosmicznymi kataklizmami od setek milionów (a nawet miliardów) lat. Być może dlatego życie mogło powstać i przetrwać na Ziemi.
Prędkość ruchu Galaktyki we Wszechświecie.
Szybkość ruchu Galaktyki we Wszechświecie jest zwykle rozpatrywana w odniesieniu do różnych układów odniesienia:
Względem Lokalnej Grupy galaktyk (prędkość zbliżania się do galaktyki Andromedy).
Względem odległych galaktyk i gromad galaktyk (prędkość przemieszczania się Galaktyki jako części lokalnej grupy galaktyk do konstelacji Panny).
Jeśli chodzi o promieniowanie reliktowe (prędkość ruchu wszystkich galaktyk w części Wszechświata najbliższej nam do Wielkiego Atraktora - gromady ogromnych supergalaktyk).
Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z punktów.
1. Prędkość ruchu Drogi Mlecznej w kierunku Andromedy.
Nasza Galaktyka Mleczna Droga również nie stoi w miejscu, ale jest przyciągana grawitacyjnie i zbliża się do galaktyki Andromedy z prędkością 100-150 km/s. Główny składnik prędkości zbliżania się galaktyk należy do Drogi Mlecznej.
Boczna składowa ruchu nie jest dokładnie znana i jest zbyt wcześnie, aby obawiać się kolizji. Dodatkowy wkład w ten ruch ma masywna galaktyka M33, położona mniej więcej w tym samym kierunku co galaktyka Andromedy. Ogólnie rzecz biorąc, prędkość naszej Galaktyki względem barycentrum Lokalnej Grupy galaktyk wynosi około 100 km/s w przybliżeniu w kierunku Andromedy/Jaszczurki (l = 100, b = -4, = 333, = 52), jednak dane te są nadal bardzo przybliżone. Jest to bardzo skromna prędkość względna: Galaktyka jest przemieszczana o swoją własną średnicę za dwieście lub trzysta milionów lat, lub, z grubsza, za rok galaktyczny.
2. Prędkość ruchu Drogi Mlecznej w kierunku gromady w Pannie.
Z kolei grupa galaktyk, do której należy nasza Droga Mleczna jako całość, porusza się w kierunku dużej gromady Panny z prędkością 400 km/s. Ten ruch jest również spowodowany siłami grawitacyjnymi i jest wykonywany w stosunku do odległych gromad galaktyk.
Prędkość Galaktyki Drogi Mlecznej w kierunku Gromady w Pannie
3. Szybkość ruchu Galaktyki we Wszechświecie. Do Wielkiego Atraktora!
Promieniowanie reliktowe.
Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu wczesny Wszechświat był gorącą plazmą składającą się z elektronów, barionów i stale emitowanych, absorbowanych i reemitowanych fotonów.
W miarę rozszerzania się Wszechświata plazma ochładzała się i na pewnym etapie spowolnione elektrony miały możliwość łączenia się ze spowolnionymi protonami (jądrami wodoru) i cząsteczkami alfa (jądrami helu), tworząc atomy (ten proces nazywamy rekombinacją).
Stało się to w temperaturze plazmy około 3000 K i przybliżonym wieku Wszechświata wynoszącym 400 000 lat. Między cząstkami jest więcej wolnej przestrzeni, mniej cząstek naładowanych, fotony nie rozpraszają się już tak często i mogą teraz swobodnie poruszać się w przestrzeni, praktycznie bez interakcji z materią.
Te fotony, które w tym czasie zostały wyemitowane przez plazmę w kierunku przyszłego położenia Ziemi, wciąż docierają do naszej planety przez przestrzeń wszechświata, który nadal się rozszerza. Fotony te tworzą promieniowanie reliktowe, czyli promieniowanie cieplne równomiernie wypełniające Wszechświat.
Istnienie promieniowania reliktowego przewidział teoretycznie G. Gamow w ramach teorii wielki wybuch. Jego istnienie zostało eksperymentalnie potwierdzone w 1965 roku.
Prędkość ruchu Galaktyki w stosunku do kosmicznego promieniowania tła.
Później rozpoczęto badanie prędkości ruchu galaktyk w stosunku do kosmicznego promieniowania tła. Ruch ten jest określany przez pomiar nierównomierności temperatury promieniowania reliktowego w różnych kierunkach.
Temperatura promieniowania ma maksimum w kierunku ruchu i minimum w kierunku przeciwnym. Stopień odchylenia rozkładu temperatury od izotropowego (2,7 K) zależy od wielkości prędkości. Z analizy danych obserwacyjnych wynika, że Słońce porusza się względem kosmicznego mikrofalowego tła z prędkością 400 km/sw kierunku 11,6, =-12.
Takie pomiary pokazały też inną ważną rzecz: wszystkie galaktyki w najbliższej nam części Wszechświata, w tym nie tylko nasza grupa lokalna, ale także gromada w Pannie i inne gromady poruszają się względem tła kosmicznego mikrofalowego tła z nieoczekiwanie dużą prędkością.
Dla Lokalnej Grupy galaktyk jest to 600-650 km/s z wierzchołkiem w konstelacji Hydry (=166, =-27). Wygląda na to, że gdzieś w głębi Wszechświata znajduje się ogromna gromada wielu supergromad, które przyciągają materię naszej części Wszechświata. Ten klaster został nazwany Wielki Atraktor- od angielskie słowo„przyciągać” - przyciągać.
Ponieważ galaktyki tworzące Wielki Atraktor są ukryte przez międzygwiezdny pył będący częścią Drogi Mlecznej, mapowanie Atraktora było możliwe tylko w ostatnie lata za pomocą radioteleskopów.
Wielki Atraktor znajduje się na przecięciu kilku supergromad galaktyk. Średnia gęstość materii w tym rejonie jest niewiele większa od średniej gęstości Wszechświata. Ale ze względu na jego gigantyczne rozmiary, jego masa okazuje się tak wielka, a siła przyciągania jest tak ogromna, że nie tylko nasz układ gwiezdny, ale także inne galaktyki i ich gromady w pobliżu poruszają się w kierunku Wielkiego Atraktora, tworząc ogromny strumień galaktyk.
Prędkość ruchu Galaktyki we Wszechświecie. Do Wielkiego Atraktora!
Więc podsumujmy.
Prędkość Słońca w Galaktyce i Galaktyki we Wszechświecie. Stół obrotowy.
Hierarchia ruchów, w których uczestniczy nasza planeta:
obrót Ziemi wokół Słońca;
Obrót wraz ze Słońcem wokół centrum naszej Galaktyki;
Ruch względem centrum Lokalnej Grupy galaktyk wraz z całą Galaktyką pod wpływem przyciągania grawitacyjnego konstelacji Andromedy (galaktyka M31);
Ruch w kierunku gromady galaktyk w gwiazdozbiorze Panny;
Ruch do Wielkiego Atraktora.
Prędkość Słońca w Galaktyce i prędkość Drogi Mlecznej we Wszechświecie. Stół obrotowy.
Trudno sobie wyobrazić, a jeszcze trudniej obliczyć, jak daleko posuwamy się w każdej sekundzie. Odległości te są ogromne, a błędy w takich obliczeniach są nadal dość duże. Oto, co do tej pory ma nauka.
Przed Mikołajem Kopernikiem (1473-1543) naukowcy wierzyli, że Ziemia znajduje się w centrum Świata, a wszystkie planety, wtedy było ich pięć (Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn), a Słońce krąży wokół Ziemia. Nie mówię o hipotezach znalezienia Ziemi na grzbiecie słonia, żółwia, czy jakichkolwiek innych gadów czy ssaków.
W roku śmierci Kopernika (1543) wydano po łacinie jego wielotomowe dzieło „O obrotach sfer niebieskich”, opisujące nowy układ wszechświata, w którego centrum znajdowało się Słońce i wszystkie planety. , już w liczbie sześciu (wraz z pięcioma znanymi planetami i Ziemią) krąży po kołowych orbitach wokół centrum - Słońca.
Kolejny krok w budowie Układu Słonecznego wykonał w 1609 Johannes Kepler (1571-1630), który udowodnił, wykorzystując dokładne obserwacje astrometryczne ruchu planet (głównie wykonane przez duńskiego astronoma Tycho Brahe (1546-1601) , że planety nie poruszają się po okręgach, ale po elipsach ze słońcem w ich ognisku.
Eksperymentalne, czyli obserwacyjne, potwierdzenie teorii kopernikańskiej uzyskał Galileo Galilei (1564–1642), obserwując przez teleskop fazy Wenus i Merkurego, co potwierdziło kopernikański (czyli heliocentryczny) układ wszechświata.
I wreszcie Izaak Newton (1642-1727) przyniósł równania różniczkowe mechaniki nieba, która umożliwiła obliczenie współrzędnych planet Układu Słonecznego i wyjaśniła, dlaczego poruszają się one w pierwszym przybliżeniu po elipsach. Później dzieła wielkich mechaników i matematyków XVIII i XIX wieku stworzyły teorię perturbacji, która umożliwiła uwzględnienie grawitacyjnego oddziaływania planet ze sobą. W ten sposób, porównując obserwacje i obliczenia, odkryto odległe planety Neptun (Adams i Le Verrier, 1856) oraz Pluton (1932), choć w zeszłym roku Pluton został administracyjnie skreślony z listy planet. Obecnie istnieje już sześć planet innych niż Neptun wielkości Plutona, a nawet trochę więcej.
W połowie XIX wieku dokładność astrometryczna wyznaczania współrzędnych gwiazd sięgała setnych części sekundy kątowej. Następnie dla niektórych jasnych gwiazd zauważono, że ich współrzędne różnią się od tych zmierzonych kilka wieków wcześniej. Pierwszym tego typu katalogiem antycznym był katalog Hipparcha i Ptolemeusza (190 p.n.e.) oraz, w znacznie późniejszej epoce wczesnego renesansu, katalog Ulugbeka (1394–1449). Pojawiło się pojęcie „ruchu właściwego gwiazd”, które wcześniej, a nawet teraz, tradycyjnie nazywane są „gwiazdami stałymi”.
Uważnie badając te ruchy własne, William Herschel (1738-1822) zwrócił uwagę na ich systematyczny rozkład i wyciągnął z tego poprawny i wysoce nietrywialny wniosek: częścią ruchu własnego gwiazd nie jest ruch tych gwiazd, ale odbicie. ruchu naszego Słońca stosunkowo blisko gwiazd słonecznych. Podobnie widzimy ruch pobliskich drzew względem odległych drzew, gdy jedziemy samochodem (a jeszcze lepiej koniem) leśną drogą.
Zwiększając liczbę gwiazd o zmierzonych ruchach własnych udało się ustalić, że nasze Słońce leci w kierunku konstelacji Herkulesa, do punktu zwanego wierzchołkiem, o współrzędnych α= 270° i δ= 30°, z prędkością 19,2 km/s. Jest to własny „osobliwy” ruch Słońca ze wszystkimi planetami, pyłem międzyplanetarnym, asteroidami w stosunku do około stu najbliższych nam gwiazd. Odległości do tych gwiazd są niewielkie, około 100-300 lat świetlnych. Wszystkie te gwiazdy biorą udział w ogólny ruch wokół centrum naszej Galaktyki z prędkością około 250 km/s. Centrum samej Galaktyki znajduje się w konstelacji Strzelca, w odległości około 25 tysięcy lat świetlnych od Słońca. Ruch Słońca wśród gwiazd przypomina ruch muszki w chmurze, podczas gdy cała chmura leci ze znacznie większą prędkością niż drzewa w lesie.
Oczywiście cała nasza gigantyczna Galaktyka leci w stosunku do innych galaktyk. Prędkości poszczególnych galaktyk sięgają setek i tysięcy km/s. Niektóre galaktyki zbliżają się do nas, jak słynna Mgławica Andromeda, podczas gdy inne się od nas oddalają.
Wszystkie galaktyki i gromady galaktyk również uczestniczą w ogólnej ekspansji kosmologicznej, która jest jednak zauważalna tylko w skali powyżej 10–30 milionów lat świetlnych. Wielkość tej prędkości ekspansji zależy liniowo od odległości między galaktykami lub ich gromadami i jest równa, według współczesnych pomiarów, około 25 km/s przy odległości między galaktykami wynoszącej milion lat świetlnych.
Można jednak wyróżnić specjalny układ odniesienia, a mianowicie pole reliktowego promieniowania submilimetrowego 3K. Tam, gdzie lecimy, temperatura tego promieniowania jest nieco wyższa, a tam, gdzie lecimy – niższa. Różnica między tymi temperaturami wynosi 0,006706 K. Jest to tak zwany „składnik dipolowy” anizotropii CMB. Prędkość Słońca względem kosmicznego promieniowania tła wynosi 627 ± 22 km/s, a bez uwzględnienia ruchu Lokalnej Grupy galaktyk - 370 km/sw kierunku gwiazdozbioru Panny.
Trudno więc odpowiedzieć na pytanie, gdzie leci nasze Słońce iz jaką prędkością. Konieczne jest natychmiastowe ustalenie: w odniesieniu do czego iw jakim układzie współrzędnych.
W 1961 roku nasza grupa z Państwowego Instytutu Astronomicznego. PK Sternberg z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego prowadził obserwacje rozproszonego słonecznego promieniowania ultrafioletowego w liniach wodoru (1215A) i tlenu (1300A) z rakiet geofizycznych znajdujących się na dużych wysokościach, które wzniosły się na wysokość 500 km. W tym czasie, dzięki propozycji akademika S.P. Korolowa, Związek Radziecki zaczął systematycznie uruchamiać stacje międzyplanetarne, zarówno przelatujące, jak i lądujące, na Marsa i Wenus. Naturalnie postanowiliśmy również spróbować wykryć te same rozszerzone korony wodorowe w pobliżu Wenus i Marsa, co na Ziemi.
Dzięki tym startom byliśmy w stanie prześledzić ślady neutralnego atomowego wodoru do 125 000 km od Ziemi, czyli do 25 promieni Ziemi. Gęstość wodoru w takich odległościach od Ziemi wynosiła tylko około 1 atomu na cm3, czyli o 19 rzędów wielkości mniej niż stężenie powietrza na poziomie morza! Ku naszemu wielkiemu zdziwieniu okazało się jednak, że natężenie promieniowania rozproszonego w linii Lyman-alfa o długości fali 1215 A nie spada do zera na jeszcze większych odległościach, ale pozostaje stałe i wystarczająco wysokie, a natężenie się zmienia. o współczynnik 2, w zależności od tego, gdzie patrzył nasz mały teleskop.
Początkowo zakładaliśmy, że jest to świecenie odległych gwiazd, ale obliczenia wykazały, że taki blask powinien być o wiele rzędów wielkości niższy. Znikoma ilość pyłu kosmicznego w ośrodku międzygwiazdowym całkowicie „pochłonęłaby” to promieniowanie. Zgodnie z teorią rozszerzona korona słoneczna powinna być prawie całkowicie zjonizowana i nie powinno być tam żadnych neutralnych atomów.
Pozostał tylko ośrodek międzygwiazdowy, który w pobliżu Słońca może być w dużej mierze neutralny, co wyjaśnia odkryty przez nas efekt. Dwa lata po naszej publikacji J.-E. Blamont i J.-J. Berto z Aeronomy Service of France z amerykańskiego satelity OGO-V odkrył geometryczną paralaksę obszaru maksymalnego jarzenia w linii Lyman-alfa, co umożliwiło natychmiastowe oszacowanie odległości do niego. Ta wartość okazała się wynosić około 25 jednostek astronomicznych. Określono również współrzędne tego maksimum. Obraz zaczął się rozjaśniać. Decydujący wkład w ten problem wnieśli dwaj niemieccy fizycy, P.V. Bloom i H.J. Fahr, którzy wskazali na rolę ruchu Słońca względem ośrodka międzygwiazdowego. Aby zmierzyć wszystkie parametry tego ruchu, w 1975 roku wraz ze wspomnianymi już francuskimi specjalistami przeprowadziliśmy dwa specjalne eksperymenty na krajowych satelitach Prognoz-5 i Prognoz-6. Satelity te umożliwiły uzyskanie mapy całego nieba w linii Lyman-alfa, a także pomiar temperatury neutralnych atomów wodoru w ośrodku międzygwiazdowym. Gęstość tych atomów została wyznaczona „w nieskończoności”, czyli z dala od Słońca, prędkość i kierunek ruchu Słońca względem lokalnego ośrodka międzygwiazdowego.
Okazało się, że gęstość atomów wyniosła 0,06 atomów/cm3, a prędkość 25 km/s. Opracowano również teorię penetracji atomów ośrodka międzygwiazdowego do Układu Słonecznego. Okazało się, że neutralne atomy wodoru, lecące w pobliżu Słońca po trajektoriach hiperbolicznych, są jonizowane przez dwa mechanizmy. Pierwszym z nich jest fotojonizacja za pomocą promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego Słońca o długości fal krótszych niż 912 A, a drugim mechanizm ładowania (wymiana elektronów) za pomocą protonów wiatru słonecznego, które przenikają cały Układ Słoneczny. Drugi mechanizm jonizacji okazał się 2-3 razy bardziej wydajny niż pierwszy. Wiatr słoneczny jest zatrzymywany przez międzygwiazdowe pole magnetyczne w odległości około 100 jednostek astronomicznych, a ośrodek międzygwiazdowy najeżdżający Układ Słoneczny zostaje zatrzymany w odległości 200 jednostek astronomicznych.
Pomiędzy tymi dwiema falami uderzeniowymi (prawdopodobnie naddźwiękowymi) znajduje się obszar bardzo gorącej, w pełni zjonizowanej plazmy o temperaturze 107 lub nawet 108 K. Kwestia oddziaływania padających obojętnych atomów wodoru z gorącą plazmą w tym pośrednim regionie jest niezwykle ciekawe. Gdy międzygwiazdowe, stosunkowo zimne atomy ośrodka międzygwiazdowego zostaną ponownie naładowane gorącymi protonami, w tym obszarze tworzą się atomy neutralne z bardzo wysoka temperatura i odpowiednią prędkość podaną powyżej. Przenikają cały Układ Słoneczny i mogą być rejestrowane w pobliżu Ziemi. W tym celu dwa lata temu wystrzelono w Stanach Zjednoczonych specjalnego satelitę Ziemi, IBEX, z powodzeniem pracując nad rozwiązaniem tych i związanych z nimi problemów. Odkryty przez nas efekt „biegania” ośrodka międzygwiazdowego nazwano „wiatrem międzygwiazdowym”.
Aby obejść to niejasne pytanie, nasza grupa przeprowadziła cykl obserwacji z satelitą Prognoz w neutralnej linii helowej o długości fali 584A. Hel nie uczestniczy w procesie wymiany ładunku z protonami wiatru słonecznego i prawie nie jest jonizowany przez ultrafiolet słoneczny. To dzięki temu atomy obojętnego helu, lecące wzdłuż hiperboli za Słońcem, skupiają się za nim, tworząc stożek o zwiększonej gęstości, co zaobserwowaliśmy. Oś tego stożka wyznacza nam kierunek ruchu Słońca względem lokalnego ośrodka międzygwiazdowego, a jego rozbieżność umożliwia wyznaczenie temperatury atomów helu w ośrodku międzygwiazdowym daleko od Słońca.
Nasze wyniki dla helu idealnie zgadzały się z wynikami dla wodoru atomowego. Gęstość atomowego helu „w nieskończoności” okazała się równa 0,018 atom/cm 3 , co pozwoliło określić stopień jonizacji wodoru atomowego przy założeniu, że zasobność helu jest równa normie dla ośrodka międzygwiazdowego . Odpowiada to 10-30% stopnia atomowej jonizacji wodorowej. Znalezione przez nas gęstość i temperatura wodoru atomowego dokładnie odpowiadają strefie wodoru obojętnego o nieco podwyższonej temperaturze - 12000 K.
W 2000 roku niemieccy astronomowie pod kierownictwem H. Rosenbauera byli w stanie bezpośrednio wykryć neutralne atomy helu wlatujące do Układu Słonecznego z ośrodka międzygwiazdowego na statku kosmicznym Ulysses. Określili parametry „wiatru międzygwiazdowego” (gęstość helu atomowego, prędkość i kierunek Słońca względem lokalnego ośrodka międzygwiazdowego). Wyniki bezpośrednich pomiarów atomów helu są doskonale zgodne z naszymi pomiarami optycznymi.
Taka jest historia odkrycia innego ruchu naszego Słońca.
