Факты о звездах
Одним из главных объектов, изучаемых астрономами, являются звезды — огромные раскаленные газовые шары, состоящие в основном из водорода и гелия и излучающие энергию. Она вырабатывается в их недрах в ходе ядерных реакций синтеза, при которых легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые ядра.
На небе звезды выглядят маленькими мерцающими огоньками. В действительности же они достаточно часто превышают по размерам наше Солнце, которое также является звездой.
Из-за чрезвычайной удаленности звезд достаточно сложно традиционными способами определить их истинные размеры. Поэтому диаметр той или иной звезды приблизительно оценивают на основе связи между ее размером, светимостью и температурой поверхности. Согласно таким оценкам, встречаются звезды в тысячи раз крупнее Солнца (в созвездии Цефея находится двойная звезда, в 1200 раз превышающая по размерам Солнце) и в несколько раз меньше Земли (диаметр голубой звезды, расположенной в созвездии Кита, в 10 раз меньше земного). Таким образом, самая большая из известных нам звезд почти в миллион раз крупнее самой маленькой.
В то же время небольшие звезды могут иметь массу в несколько сотен солнечных масс, а большие — почти в десять раз легче Солнца. Это объясняется тем, что звезды-гиганты очень разрежены, а звезды-карлики, наоборот, отличаются большой плотностью. Так, например, вещество, составляющее звезды, которые носят название «белые карлики» (они светятся белым светом), настолько уплотнено, что 1 см3 этого вещества может иметь массу в 1 т.
Коричневые карлики: Что это?
Согласно современной классификации, к звездам относятся объекты, превышающие массу Юпитера в 80 раз. Космические тела с массой менее 17 масс Юпитера считаются планетами. Существуют также объекты, названные «коричневыми карликами», которые по своей массе находятся между звездами и планетами.
Большой взрыв — рождение Вселенной
Изучение Вселенной с помощью радиотелескопа позволило ученым обнаружить фоновое излучение. Считается, что это эхо, вызванное Большим взрывом. Таким термином ученые называют событие, связанное с рождением Вселенной.
По версии, высказанной в 1925 г. бельгийским астрономом Жоржем Леметром (1894—1966), около 15 млрд лет назад Вселенная имела относительно небольшие размеры и огромную плотность (так называемый «первоначальный атом»). В определенный момент произошел взрыв, и вся материя с огромной скоростью вырвалась наружу и разлетелась во всех направлениях. До сегодняшнего дня галактики, подобно огромным осколкам, летают в пространстве, что служит подтверждением теории о расширяющейся Вселенной.
Млечный путь - бесконечная россыпь звезд
Галактиками называют гигантские звездные системы, содержащие от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Помимо звезд в состав галактик входят межзвездный газ, межзвездная пыль, космические лучи.
В безлунные вечера на звездном небе можно увидеть широкую белесоватую полосу. Она напоминает след от пролитого молока, и поэтому еще в древности получила название «Млечный Путь». Одним из великих открытий итальянского ученого Галилео Галилея, сделанным в 1609 г., было то, что Млечный Путь представляет собой не что иное, как скопление множества звезд, «число которых не допускает никакого подсчета». Ученый оказался прав: миллиарды звезд, составляющих Млечный Путь, образуют единую звездную систему — Галактику, а одной из этих звезд и является наше Солнце.
Трудно себе представить истинные размеры нашей Галактики. Ведь расстояние от края до края Галактики так велико, что луч света может преодолеть его лишь за сотню тысяч лет. В центре Галактики находится плотное, почти шарообразное скопление звезд — галактическое ядро. Наше Солнце расположено вдвое дальше от центра Галактики, чем от ее края.
Все звезды Галактики совершают обороты вокруг своего ядра. Скорость облета для каждой звезды своя, и, например, Солнце делает один оборот за 230 млн лет. Этот огромный промежуток времени называется галактическим годом. При этом Солнце развивает скорость в 250 км/с.
Наша Галактика спиралевидная
Кроме нашей Галактики во Вселенной существует еще миллионы, а может даже и миллиарды других галактик. От соседних галактик луч света доходит до нашей планеты за миллионы лет, а от самых далеких из известных — за миллиарды.
В 1925 г. американский астроном Эдвин Хаббл предложил классификацию, согласно которой большинство галактик можно разделить на четыре основных типа: эллиптические, линзообразные, спиральные и неправильные.
Эллиптические галактики имеют шаровую или эллипсоидальную форму. Среди соседствующих с нами галактик около 13% относятся к этому классу. Следующим типом галактик являются линзообразные (около 22%). У них яркое основное сплюснутое тело — линза — окружено слабым ореолом. Иногда вокруг линзы имеется кольцо. Наиболее многочисленными среди близких галактик являются спиральные (около 60%). Внешне они похожи на плотное скопление звезд, от которого отходят два (а иногда и больше) спиральных рукава. Наша Галактика также относится к классу спиральных. Около 4% близких галактик являются неправильными. В этот класс входят все остальные галактики, не попавшие в рассмотренные выше разряды.
Газо-пылевое облако — протозвезда — звезда
У ученых еще нет достоверного ответа на вопрос, как появились звезды. Однако, на эту тему существует много разных научных теорий. Наиболее состоятельная из них гласит, что звезды образовались из газо-пылевых облаков, которые сжимаются, потому что частицы притягиваются друг к другу. При этом температура вещества возрастает примерно в сто раз, а его плотность — в тысячу. На этой стадии вещество уже не облако, но еще и не звезда, поэтому его называют протозвездой (от греч. protos — «первый»). Постепенно температура в центре протозвезды достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции, и сжатие прекращается. Протозвезда становится звездой и многие миллиарды лет постоянно излучает энергию.
Солнце — молодая звезда
Возраст самых старых звезд, находящихся в нашей Галактике, составляет около 12—13 млрд лет. По этим меркам Солнце образовалось сравнительно недавно, около 5 млрд лет тому назад.
Сверхновая звезда
Обычно звезда ежесекундно теряет в массе миллионы тонн. Все это количество вещества преобразуется в энергию. Однако, учитывая массу даже самой небольшой звезды, становится ясно, что и с такой «расточительностью» запаса вещества ей хватит на многие миллиарды лет. После того как весь водород окажется превращенным в гелий, звезда начинает быстро увеличиваться в размерах, излучая при этом огромное количество энергии. Этот процесс называется рождением сверхновой звезды.
Многолетние наблюдения показывают, что рождение сверхновых звезд проходит не так уж часто. Так, например, в нашей Галактике это явление наблюдается раз в несколько сотен лет. Первое появление сверхновой звезды было зафиксировано в 185 г., а последнее — в 1604 г., его подробно описал немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571—1630). В других галактиках появление сверхновой звезды в последний раз наблюдалось в 1937 г.
Единицы измерения расстояния в астрономии свои
Звезды находятся на огромном расстоянии от Земли. Они имеют внушительные размеры, но кажутся нам маленькими точками света из-за того, что находятся очень далеко. Для измерения расстояния до звезд была введена собственная единица измерения — световой год. Исходя из названия, она равна расстоянию, которое свет проходит за год, — примерно 9 646 000 млрд м.
Для «небольших» космических расстояний существуют более мелкие единицы измерения, такие как световая секунда (примерно 299,792 млн м), световая минута (17,987 млрд м), световой час (1079,251 млрд м). Так, например, расстояние от Земли до Луны равно 1,25 световой секунды, а расстояние до ближайшей к нам звезды — Альфа Центавра — равно примерно 4 световым годам. Кроме того, в астрономии существует еще несколько собственных единиц измерения расстояний — астрономическая единица (это расстояние между центрами Земли и Солнца), которая составляет 149 597 871 тыс. м, и парсек — 3,26 световых года.
Горячие — голубые, а холодные — красные
Даже невооруженным глазом можно заметить, что звезды бывают разного цвета. В ходе исследований было установлено, что по цвету можно определить их температуру. Самые горячие звезды выглядят белыми или голубыми. Температура их поверхности может достигать десятков тысяч градусов (у голубых звезд температура может достигать 35 тыс. градусов). Некоторые из звезд красные. Это довольно холодные звезды, температура их поверхности не превышает 2—3 тыс. градусов.
Наше Солнце относится к сравнительно холодным, желтым звездам, так как температура его поверхности достигает всего 6 тыс. градусов.
«Величина» — не размер звезд, а их яркость
Глядя на небо, мы замечаем, что некоторые звезды кажутся крупнее или ярче других. Один из вариантов классификации звезд был предложен еще древнегреческим ученым Гиппархом Никейским (190—120 гг. до н. э.). Эта градация заключается в делении звезд на группы (классы) в зависимости от их величины. Однако в данном случае под понятием «величина» понимают не истинные размеры звезд, а их яркость. Самыми яркими являются звезды первой величины. Они в 2,5 раза ярче звезд второй величины, а те в свою очередь так же в 2,5 раза ярче звезд третьей величины и так далее.
Всего на небе наблюдается 20 наиболее ярких звезд, которые относятся к первой величине. Но это не означает, что они имеют одинаковую яркость. На самом деле одни из них несколько ярче, а другие несколько слабее. В наши дни использование более совершенной аппаратуры позволяет исследовать яркость звезд с точностью вплоть до сотых долей звездной величины. А для звезд, чей блеск превышает блеск звезд первой величины, ввели нулевую и отрицательные звездные величины. Так, например, самая яркая из ближайших звезд — Сириус из созвездия Большого Пса — имеет блеск -1,3 звездной величины.
Невооруженным глазом можно разглядеть звезды до 6-й величины включительно. В обычный театральный бинокль легко видны звезды до 7-й величины, а в более мощный, полевой бинокль — звезды до 9-й величины. Сравнительно небольшой телескоп позволит наблюдать за звездами до 12-й величины, а с помощью более мощных современных телескопов можно сфотографировать звезды до 23-й звездной величины.
Двойные и кратные звезды
Нам лишь кажется, что звезды, входящие в одно созвездие, находятся на небольших расстояниях. На самом деле их разделяют огромные пространства. Однако встречаются звезды, которые расположены недалеко друг от друга и вращаются одна вокруг другой. Такие пары звезд называют двойными звездами. Известны также кратные звезды — содружества нескольких звезд.
Причины появления двойных и кратных звезд заключаются в том, что исходное вращение газового облака не позволяет ему сжаться в одну компактную звезду. Нарастающие при сжатии центробежные силы сначала делают облако плоским, а затем вытягивают и разрывают его пополам. Если деление продолжается — рождается более сложная кратная система.
Полярная звезда
Солнце движется по нашему небосводу, так же перемещаются и звезды. В этом можно легко убедиться, если после захода Солнца заметить с определенного места на небе какую-либо яркую звезду. Если прийти на то же место через несколько часов, то окажется, что выбранная звезда переместилась слева направо, кроме того переместились и другие звезды. Все они «плывут» по небосклону одновременно, и при этом близкие к горизонту передвигаются быстрее, а чем выше звезды от горизонта, тем все менее заметно их передвижение. И, наконец, можно найти на небе звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Эту звезду называют Полярной — все небо как бы вращается вокруг нее, так как именно на Полярную звезду направлена ось вращения Земли.
Звезд во вселенной бесчисленное множество
Невозможно точно сказать, сколько звезд существует во Вселенной. Их бесчисленное множество, и каждое мгновение их число изменяется — звезды рождаются и умирают. Для того чтобы хоть приблизительно оценить их количество, следует знать, что только в нашей Галактике находится около 150 млрд звезд, а во Вселенной — неизвестное число миллиардов галактик.
В то же время астрономы уже давно сосчитали все звезды, видимые на небе невооруженным глазом, — их около 6 тыс. Все эти звезды давно изучены и занесены в специальные каталоги.
Красавица каллисто стала Большой Медведицей
Практически все наиболее яркие звезды объединяются в созвездия (что в переводе с латинского означает «группа звезд»). Еще древние астрономы сгруппировали звезды так, как если бы они являлись точками воображаемых фигур: животных, предметов и мифологических существ.
B 1922 г. состоялся Международный астрономический съезд, делегаты которого убрали с неба 29 «неудачных» созвездий и уточнили границы оставшихся 88 созвездий. Названия 47 из них связаны с древнегреческими мифами. Так, например, самое известное созвездие на небе Северного полушария — Большая Медведица — это красавица Каллисто, обращенная в медведицу богиней Герой — ревнивой супругой бога Зевса.
Наиболее крупные созвездия Лебедь и Центавр (Кентавр) включают в себя по 150 звезд ярче 6-й звездной величины, а такие, как Малый Конь и Резец, состоят всего из 10 ярких звезд.
Зодиакальные созвездия
Особое место занимают так называемые зодиакальные созвездия. Термин «зодиак» имеет греческое происхождение. В его основе лежат слова «животное» и «круг». Таким образом, его буквальный перевод — «круг животных» («пояс зверей»). И действительно, 11 зодиакальных созвездий из 12 (исключение составляют Весы) носят названия живых существ: Овен (баран), Телец (бык), Близнецы, Рак, Лев, Дева, Скорпион, Стрелец, Козерог (козел), Водолей, Рыбы. Именно на их фоне в течение года перемещается Солнце, причем в каждом из зодиакальных созвездий Солнце находится примерно по одному месяцу. Кстати, планеты Солнечной системы тоже, совершая свои перемещения по небу, пересекают созвездия зодиака.
Астрология — лженаука?
Параллельно с астрономией развивалась астрология (от греч. astron — «звезда» и logos — «мысль», «причина»). Астрологи считают, что положение звезд и планет влияет на жизнь человека. Так, например, по их мнению, факт рождения под определенным знаком зодиака оказывает влияние на личность каждого человека. В древности эта наука считалась не менее важной, чем астрономия, а в наши дни ее нередко называют лженаукой.