Vesmír (vesmír)- toto je celý svet okolo nás, neobmedzený v čase a priestore a nekonečne rozmanitý vo formách, ktoré má večne sa pohybujúca hmota. Bezhraničnosť vesmíru si možno čiastočne predstaviť za jasnej noci s miliardami rôznych veľkostí svietiacich blikajúcich bodov na oblohe, ktoré predstavujú vzdialené svety. Lúče svetla s rýchlosťou 300 000 km/s z najvzdialenejších častí vesmíru dopadajú na Zem asi za 10 miliárd rokov.

Podľa vedcov vznikol vesmír v dôsledku „veľkého tresku“ pred 17 miliardami rokov.

Pozostáva zo zhlukov hviezd, planét, kozmického prachu a iných kozmických telies. Tieto telesá tvoria sústavy: planéty so satelitmi (napríklad slnečná sústava), galaxie, metagalaxie (zhluky galaxií).

Galaxia(neskorá gréčtina galaktikos- mliečny, mliečny, z gréčtiny gala- mlieko) je rozsiahly hviezdny systém, ktorý pozostáva z mnohých hviezd, hviezdokôp a asociácií, plynových a prachových hmlovín, ako aj jednotlivých atómov a častíc rozptýlených v medzihviezdnom priestore.

Vo vesmíre je veľa galaxií rôznych veľkostí a tvarov.

Všetky hviezdy viditeľné zo Zeme sú súčasťou galaxie Mliečna dráha. Svoj názov dostal vďaka tomu, že väčšinu hviezd je možné vidieť za jasnej noci v podobe Mliečnej dráhy – belavého, rozmazaného pruhu.

Celkovo galaxia Mliečna dráha obsahuje asi 100 miliárd hviezd.

Naša galaxia sa neustále otáča. Rýchlosť jeho pohybu vo vesmíre je 1,5 milióna km/h. Ak sa pozriete na našu galaxiu z jej severného pólu, rotácia nastáva v smere hodinových ručičiek. Slnko a hviezdy, ktoré sú k nemu najbližšie, dokončia revolúciu okolo stredu galaxie každých 200 miliónov rokov. Toto obdobie sa berie do úvahy galaktický rok.

Veľkosťou a tvarom podobná galaxii Mliečna dráha je galaxia Andromeda alebo hmlovina Andromeda, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti približne 2 milióny svetelných rokov od našej galaxie. Svetelný rok— vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za rok, približne rovná 10 13 km (rýchlosť svetla je 300 000 km/s).

Na vizualizáciu štúdia pohybu a polohy hviezd, planét a iných nebeských telies sa používa koncept nebeskej sféry.

Ryža. 1. Hlavné línie nebeskej sféry

Nebeská sféra je pomyselná guľa ľubovoľne veľkého polomeru, v strede ktorej sa nachádza pozorovateľ. Hviezdy, Slnko, Mesiac a planéty sa premietajú do nebeskej sféry.

Najdôležitejšie čiary na nebeskej sfére sú: olovnica, zenit, nadir, nebeský rovník, ekliptika, nebeský poludník atď. (obr. 1).

Olovnica- priamka prechádzajúca stredom nebeskej sféry a zhodujúca sa so smerom olovnice v mieste pozorovania. Pre pozorovateľa na zemskom povrchu prechádza stredom Zeme a pozorovacím bodom olovnica.

Olovnica pretína povrch nebeskej sféry v dvoch bodoch - zenit, nad hlavou pozorovateľa a nadire - diametrálne opačný bod.

Veľký kruh nebeskej sféry, ktorého rovina je kolmá na olovnicu, sa nazýva matematický horizont. Rozdeľuje povrch nebeskej sféry na dve polovice: viditeľnú pre pozorovateľa s vrcholom v zenite a neviditeľnú s vrcholom na dne.

Priemer, okolo ktorého sa nebeská guľa otáča, je axis mundi. Pretína sa s povrchom nebeskej sféry v dvoch bodoch - severný pól sveta A južný pól sveta. Severný pól je ten, od ktorého sa nebeská guľa otáča v smere hodinových ručičiek pri pohľade na guľu zvonku.

Veľký kruh nebeskej sféry, ktorého rovina je kolmá na os sveta, sa nazýva nebeský rovník. Rozdeľuje povrch nebeskej sféry na dve hemisféry: severný, s vrcholom na severnom nebeskom póle a južná, s vrcholom na južnom nebeskom póle.

Veľký kruh nebeskej sféry, ktorého rovina prechádza olovnicou a osou sveta, je nebeským poludníkom. Rozdeľuje povrch nebeskej sféry na dve hemisféry - Východná A západnej.

Priesečník roviny nebeského poludníka a roviny matematického horizontu - poludňajšia linka.

Ekliptika(z gréčtiny ekieipsis- zatmenie) je veľký kruh nebeskej sféry, pozdĺž ktorého dochádza k viditeľnému ročnému pohybu Slnka, presnejšie jeho stredu.

Rovina ekliptiky je naklonená k rovine nebeského rovníka pod uhlom 23°26"21".

Aby sa uľahčilo zapamätanie polohy hviezd na oblohe, ľudia v staroveku prišli s nápadom spojiť najjasnejšie z nich do súhvezdia.

V súčasnosti je známych 88 súhvezdí, ktoré nesú mená mýtických postáv (Herkules, Pegas a i.), znamenia zverokruhu (Býk, Ryby, Rak atď.), predmetov (Váhy, Lýra atď.) (obr. 2) .

Ryža. 2. Leto-jesenné súhvezdia

Pôvod galaxií. Slnečná sústava a jej jednotlivé planéty stále zostávajú nevyriešenou záhadou prírody. Existuje niekoľko hypotéz. V súčasnosti sa verí, že naša galaxia vznikla z oblaku plynu pozostávajúceho z vodíka. V počiatočnom štádiu vývoja galaxie vznikli prvé hviezdy z medzihviezdneho plynno-prachového média a pred 4,6 miliardami rokov zo Slnečnej sústavy.

Zloženie slnečnej sústavy

Súbor nebeských telies pohybujúcich sa okolo Slnka pri formovaní centrálneho telesa Slnečná sústava. Nachádza sa takmer na okraji galaxie Mliečna dráha. Slnečná sústava sa podieľa na rotácii okolo stredu galaxie. Rýchlosť jeho pohybu je asi 220 km/s. K tomuto pohybu dochádza v smere súhvezdia Labuť.

Zloženie slnečnej sústavy možno znázorniť vo forme zjednodušeného diagramu znázorneného na obr. 3.

Viac ako 99,9 % hmoty hmoty v slnečnej sústave pochádza zo Slnka a iba 0,1 % zo všetkých ostatných prvkov.

Hypotéza I. Kanta (1775) - P. Laplace (1796)	Hypotéza D. Jeansa (začiatok 20. storočia)	Hypotéza akademika O.P. Schmidta (40. roky XX. storočia)	Akalemická hypotéza V. G. Fesenkova (30. roky XX. storočia)
Planéty vznikli z plynno-prachovej hmoty (vo forme horúcej hmloviny). Chladenie je sprevádzané kompresiou a zvýšením rýchlosti otáčania niektorej osi. Na rovníku hmloviny sa objavili prstence. Látka krúžkov sa zbierala do horúcich teliesok a postupne chladla	Väčšia hviezda kedysi prešla okolo Slnka a jej gravitácia vytiahla zo Slnka prúd horúcej hmoty (prominencie). Vznikli kondenzácie, z ktorých neskôr vznikli planéty.	Oblak plynu a prachu otáčajúci sa okolo Slnka mal nadobudnúť pevný tvar v dôsledku zrážky častíc a ich pohybu. Častice sa spojili do kondenzácií. Príťažlivosť menších častíc kondenzáciou mala prispieť k rastu okolitej hmoty. Dráhy kondenzátov by mali byť takmer kruhové a ležať takmer v rovnakej rovine. Kondenzácie boli zárodkami planét, ktoré absorbovali takmer všetku hmotu z priestorov medzi ich obežnými dráhami	Samotné Slnko vzniklo z rotujúceho oblaku a planéty sa vynorili zo sekundárnych kondenzácií v tomto oblaku. Ďalej Slnko výrazne kleslo a ochladilo sa do súčasného stavu

Ryža. 3. Zloženie Slnečnej sústavy

slnko

slnko- toto je hviezda, obrovská horúca guľa. Jeho priemer je 109-krát väčší ako priemer Zeme, jeho hmotnosť je 330 000-krát väčšia ako hmotnosť Zeme, no jeho priemerná hustota je nízka – len 1,4-násobok hustoty vody. Slnko sa nachádza vo vzdialenosti asi 26 000 svetelných rokov od stredu našej galaxie a obieha okolo neho, pričom jednu revolúciu vykoná za približne 225-250 miliónov rokov. Obežná rýchlosť Slnka je 217 km/s – teda preletí jeden svetelný rok každých 1400 pozemských rokov.

Ryža. 4. Chemické zloženie Slnka

Tlak na Slnku je 200 miliárd krát vyšší ako na povrchu Zeme. Hustota slnečnej hmoty a tlak rýchlo rastú do hĺbky; zvýšenie tlaku sa vysvetľuje hmotnosťou všetkých nadložných vrstiev. Teplota na povrchu Slnka je 6000 K a vo vnútri je 13 500 000 K. Charakteristická doba života hviezdy ako Slnko je 10 miliárd rokov.

Tabuľka 1. Všeobecné informácie o Slnku

Chemické zloženie Slnka je približne rovnaké ako u väčšiny ostatných hviezd: asi 75 % tvorí vodík, 25 % hélium a menej ako 1 % tvoria všetky ostatné chemické prvky (uhlík, kyslík, dusík atď.) (obr. 4).

Centrálna časť Slnka s polomerom približne 150 000 km sa nazýva slnečná jadro. Toto je zóna jadrových reakcií. Hustota látky je tu približne 150-krát vyššia ako hustota vody. Teplota presahuje 10 miliónov K (na Kelvinovej stupnici, v stupňoch Celzia 1 °C = K - 273,1) (obr. 5).

Nad jadrom, vo vzdialenosti asi 0,2-0,7 polomerov Slnka od jeho stredu, je zóna prenosu sálavej energie. Prenos energie sa tu uskutočňuje absorpciou a emisiou fotónov jednotlivými vrstvami častíc (pozri obr. 5).

Ryža. 5. Štruktúra Slnka

Fotón(z gréčtiny phos- svetlo), elementárna častica schopná existovať iba pohybom rýchlosťou svetla.

Bližšie k povrchu Slnka dochádza k vírivému miešaniu plazmy a energia sa prenáša na povrch

hlavne pohybmi samotnej látky. Tento spôsob prenosu energie sa nazýva konvekcia, a vrstva Slnka, kde sa vyskytuje konvekčná zóna. Hrúbka tejto vrstvy je približne 200 000 km.

Nad konvekčnou zónou sa nachádza slnečná atmosféra, ktorá neustále kolíše. Šíria sa tu vertikálne aj horizontálne vlny s dĺžkou niekoľko tisíc kilometrov. Oscilácie sa vyskytujú s periódou asi piatich minút.

Vnútorná vrstva atmosféry Slnka je tzv fotosféra. Skladá sa zo svetelných bublín. Toto granule. Ich veľkosť je malá - 1 000 - 2 000 km a vzdialenosť medzi nimi je 300 - 600 km. Na Slnku možno súčasne pozorovať asi milión granúl, z ktorých každá existuje niekoľko minút. Granule sú obklopené tmavými priestormi. Ak látka stúpa v granulách, potom okolo nich klesá. Granule vytvárajú všeobecné pozadie, na ktorom možno pozorovať veľkorozmerné útvary, ako sú fakuly, slnečné škvrny, protuberancie atď.

Slnečné škvrny- tmavé oblasti na Slnku, ktorých teplota je nižšia ako okolitý priestor.

Solárne baterky nazývané svetlé polia obklopujúce slnečné škvrny.

Prominencie(z lat. protubero- napučiavať) - husté kondenzácie relatívne studenej (v porovnaní s okolitou teplotou) látky, ktoré stúpajú a sú držané nad povrchom Slnka magnetickým poľom. Výskyt magnetického poľa Slnka môže byť spôsobený tým, že rôzne vrstvy Slnka rotujú rôznou rýchlosťou: vnútorné časti rotujú rýchlejšie; Jadro sa otáča obzvlášť rýchlo.

Protuberancie, slnečné škvrny a fakuly nie sú jedinými príkladmi slnečnej aktivity. Patria sem aj magnetické búrky a výbuchy, ktoré sú tzv bliká.

Nad fotosférou sa nachádza chromosféra- vonkajší obal Slnka. Pôvod názvu tejto časti slnečnej atmosféry je spojený s jej červenkastou farbou. Hrúbka chromosféry je 10-15 tisíc km a hustota hmoty je stotisíckrát menšia ako vo fotosfére. Teplota v chromosfére rýchlo rastie a v jej horných vrstvách dosahuje desiatky tisíc stupňov. Na okraji chromosféry sú pozorované špikule, predstavujúce podlhovasté stĺpce zhutneného svetelného plynu. Teplota týchto výtryskov je vyššia ako teplota fotosféry. Spikuly najprv stúpajú z dolnej chromosféry na 5 000 - 10 000 km a potom klesajú späť, kde vyblednú. To všetko sa deje rýchlosťou asi 20 000 m/s. Spikula žije 5-10 minút. Počet spicules existujúcich na Slnku v rovnakom čase je asi milión (obr. 6).

Ryža. 6. Štruktúra vonkajších vrstiev Slnka

Obklopuje chromosféru slnečná koróna- vonkajšia vrstva atmosféry Slnka.

Celkové množstvo energie vyžarovanej Slnkom je 3,86. 1026 W a len jednu dve miliardy tejto energie prijíma Zem.

Slnečné žiarenie zahŕňa korpuskulárne A elektromagnetická radiácia.Korpuskulárne základné žiarenie- je to prúd plazmy, ktorý pozostáva z protónov a neutrónov, alebo inými slovami - slnečný vietor, ktorý sa dostáva do blízkozemského priestoru a obteká celú magnetosféru Zeme. Elektromagnetická radiácia- Toto je žiarivá energia Slnka. Na zemský povrch sa dostáva vo forme priameho a difúzneho žiarenia a zabezpečuje tepelný režim na našej planéte.

V polovici 19. stor. Švajčiarsky astronóm Rudolf Wolf(1816-1893) (obr. 7) vypočítal kvantitatívny ukazovateľ slnečnej aktivity, známy na celom svete ako Wolfovo číslo. Po spracovaní pozorovaní slnečných škvŕn nahromadených v polovici minulého storočia bol Wolf schopný stanoviť priemerný I-ročný cyklus slnečnej aktivity. V skutočnosti sa časové intervaly medzi rokmi maximálneho alebo minimálneho počtu vlkov pohybujú od 7 do 17 rokov. Súčasne s 11-ročným cyklom nastáva sekulárny, presnejšie 80-90-ročný cyklus slnečnej aktivity. Nekoordinovane navrstvené na seba robia citeľné zmeny v procesoch prebiehajúcich v geografickom obale Zeme.

Na úzku súvislosť mnohých pozemských javov so slnečnou aktivitou poukázal už v roku 1936 A.L.Čiževskij (1897-1964) (obr. 8), ktorý napísal, že drvivá väčšina fyzikálnych a chemických procesov na Zemi je výsledkom vplyvu kozmických síl. Bol tiež jedným zo zakladateľov takej vedy, ako napr heliobiológia(z gréčtiny helios- slnko), študujúci vplyv Slnka na živú hmotu geografického obalu Zeme.

V závislosti od slnečnej aktivity sa na Zemi vyskytujú také fyzikálne javy ako: magnetické búrky, frekvencia polárnych žiaroviek, množstvo ultrafialového žiarenia, intenzita búrkovej aktivity, teplota vzduchu, atmosférický tlak, zrážky, hladina jazier, riek, podzemných vôd, slanosť a aktivita morí a pod.

Život rastlín a živočíchov je spojený s periodickou aktivitou Slnka (existuje korelácia medzi slnečnou cyklikou a dĺžkou vegetačného obdobia u rastlín, rozmnožovaním a migráciou vtákov, hlodavcov atď.), ako aj ľudí. (choroby).

V súčasnosti sa vzťahy medzi slnečnými a pozemskými procesmi naďalej študujú pomocou umelých satelitov Zeme.

Zemské planéty

Okrem Slnka sa ako súčasť Slnečnej sústavy rozlišujú aj planéty (obr. 9).

Na základe veľkosti, geografických charakteristík a chemického zloženia sú planéty rozdelené do dvoch skupín: terestriálnych planét A obrie planéty. Medzi terestrické planéty patria a. O nich sa bude diskutovať v tejto podkapitole.

Ryža. 9. Planéty Slnečnej sústavy

Zem- tretia planéta od Slnka. Bude mu venovaná samostatná podkapitola.

Poďme si to zhrnúť. Hustota hmoty planéty a berúc do úvahy jej veľkosť, jej hmotnosť, závisí od polohy planéty v slnečnej sústave. Ako
Čím bližšie je planéta k Slnku, tým vyššia je jej priemerná hustota hmoty. Napríklad pre Merkúr je to 5,42 g/cm\ Venuša - 5,25, Zem - 5,25, Mars - 3,97 g/cm3.

Všeobecné charakteristiky terestrických planét (Merkúr, Venuša, Zem, Mars) sú predovšetkým: 1) relatívne malé rozmery; 2) vysoké teploty na povrchu a 3) vysoká hustota planetárnej hmoty. Tieto planéty rotujú relatívne pomaly okolo svojej osi a majú málo alebo žiadne satelity. V štruktúre terestrických planét sú štyri hlavné obaly: 1) husté jadro; 2) plášť, ktorý ho pokrýva; 3) kôra; 4) ľahký plyn-vodný plášť (okrem ortuti). Na povrchu týchto planét sa našli stopy tektonickej aktivity.

Obrie planéty

Teraz sa zoznámime s obrovskými planétami, ktoré sú tiež súčasťou našej slnečnej sústavy. Toto, .

Obrie planéty majú tieto všeobecné charakteristiky: 1) veľká veľkosť a hmotnosť; 2) rýchlo sa otáčať okolo osi; 3) majú krúžky a veľa satelitov; 4) atmosféra pozostáva hlavne z vodíka a hélia; 5) v strede majú horúce jadro z kovov a kremičitanov.

Tiež sa vyznačujú: 1) nízkymi povrchovými teplotami; 2) nízka hustota planetárnej hmoty.

Pri formovaní predstáv o stavbe slnečnej sústavy zohrali významnú úlohu aj zákony pohybu planét, ktoré objavil Johannes Kepler (1571-1630) a stali sa prvými prírodovednými zákonmi v ich modernom chápaní. Keplerovo dielo vytvorilo príležitosť zovšeobecniť poznatky mechaniky tej doby vo forme zákonov dynamiky a zákona univerzálnej gravitácie, ktoré neskôr sformuloval Isaac Newton. Mnohí vedci až do začiatku 17. storočia. veril, že pohyb nebeských telies by mal byť rovnomerný a mal by sa vyskytovať pozdĺž „najdokonalejšej“ krivky - kruhu. Iba Keplerovi sa podarilo prekonať tento predsudok a určiť skutočný tvar obežných dráh planét, ako aj vzorec zmien v rýchlosti pohybu planét pri ich otáčaní okolo Slnka. Kepler pri svojich pátraniach vychádzal z presvedčenia, že „svet je riadený číslom“, ktoré vyjadril Pytagoras. Hľadal vzťahy medzi rôznymi veličinami charakterizujúcimi pohyb planét – veľkosť obežných dráh, doba otáčania, rýchlosť. Kepler konal prakticky slepo, čisto empiricky. Snažil sa porovnať charakteristiky pohybu planét so vzormi hudobnej stupnice, dĺžkou strán polygónov opísaných a vpísaných do dráh planét atď. Kepler potreboval skonštruovať obežné dráhy planét, presunúť sa z rovníkového súradnicového systému, indikujúceho polohu planéty na nebeskej sfére, do súradnicového systému, indikujúceho jej polohu v orbitálnej rovine. Využíval vlastné pozorovania planéty Mars, ako aj dlhoročné určovanie súradníc a konfigurácií tejto planéty, ktoré vykonával jeho učiteľ Tycho Brahe. Kepler považoval obežnú dráhu Zeme (k prvej aproximácii) za kruh, čo nebolo v rozpore s pozorovaniami. Na skonštruovanie obežnej dráhy Marsu použil metódu znázornenú na obrázku nižšie.

Poznáme uhlovú vzdialenosť Marsu od bodu jarnej rovnodennosti počas jednej z opozícií planéty - jej rektascenzie "15 ktorá je vyjadrená uhlom g(gama)Т1М1, kde T1 je poloha Zeme na obežnej dráhe pri tento moment a M1 je poloha Marsu. Je zrejmé, že po 687 dňoch (toto je hviezdne obdobie obežnej dráhy Marsu) planéta dorazí do rovnakého bodu svojej obežnej dráhy.

Ak určíme rektascenciu Marsu k tomuto dátumu, potom, ako je zrejmé z obrázku, môžeme naznačiť polohu planéty vo vesmíre, presnejšie v rovine jej obežnej dráhy. Zem je v tomto okamihu v bode T2, a preto uhol gT2M1 nie je nič iné ako rektascenzia Marsu - a2. Po opakovaní podobných operácií pre niekoľko ďalších opozícií Marsu Kepler získal celý rad bodov a nakreslil pozdĺž nich hladkú krivku a vytvoril obežnú dráhu tejto planéty. Po preštudovaní polohy získaných bodov zistil, že rýchlosť obežnej dráhy planéty sa mení, ale zároveň vektor polomeru planéty opisuje rovnaké oblasti v rovnakých časových obdobiach. Následne sa tento vzor nazval druhý Keplerov zákon.

V tomto prípade je polomerový vektor premenlivý segment spájajúci Slnko a bod na obežnej dráhe, na ktorom sa planéta nachádza. AA1, BB1 a CC1 sú oblúky, ktoré planéta prechádza v rovnakých časových úsekoch. Plochy vytieňovaných obrázkov sú si navzájom rovné. Celková mechanická energia uzavretej sústavy telies, medzi ktorými pôsobia gravitačné sily, zostáva podľa zákona zachovania energie pri akýchkoľvek pohyboch telies tejto sústavy nezmenená. Preto súčet kinetických a potenciálnych energií planéty, ktorá sa pohybuje okolo Slnka, je vo všetkých bodoch obežnej dráhy konštantný a rovná sa celkovej energii. Keď sa planéta približuje k Slnku, zvyšuje sa jej rýchlosť a zvyšuje sa jej kinetická energia, no s klesajúcou vzdialenosťou od Slnka sa jej potenciálna energia znižuje. Po stanovení vzoru zmien v rýchlosti pohybu planét sa Kepler rozhodol určiť krivku, po ktorej sa otáčajú okolo Slnka. Bol konfrontovaný s potrebou vybrať si jedno z dvoch možných riešení: 1) predpokladať, že dráha Marsu je kruhová a predpokladať, že v niektorých častiach dráhy sa vypočítané súradnice planéty líšia od pozorovaní (kvôli chybám pri pozorovaní) o 8"; 2) predpokladať, že pozorovania neobsahujú takéto chyby a obežná dráha nie je kruh. Keďže si bol Kepler istý presnosťou pozorovaní Tycha Braheho, vybral si druhé riešenie a zistil, že najlepšia poloha Marsu v obežná dráha sa zhoduje s krivkou nazývanou elipsa, zatiaľ čo Slnko nie je umiestnené v strede elipsy V dôsledku toho bol sformulovaný zákon, ktorý sa nazýva prvý Keplerov zákon Každá planéta sa točí okolo Slnka v elipse. v jednom z ohniskov, v ktorom sa nachádza Slnko.

Ako je známe, elipsa je krivka, v ktorej je súčet vzdialeností od akéhokoľvek bodu P k jeho ohniskám konštantnou hodnotou. Na obrázku je znázornené: O - stred elipsy; S a S1 sú ohniská elipsy; AB je jeho hlavnou osou. Polovica tejto hodnoty (a), ktorá sa zvyčajne nazýva hlavná poloos, charakterizuje veľkosť obežnej dráhy planéty. Bod A najbližšie k Slnku sa nazýva perihélium a bod B, ktorý je od neho najďalej, sa nazýva afélium. Rozdiel medzi elipsou a kružnicou je charakterizovaný veľkosťou jej excentricity: e = OS/OA. V prípade, že je excentricita rovná O, ohniská a stred sa spoja do jedného bodu - elipsa sa zmení na kruh.

Je pozoruhodné, že kniha, v ktorej Kepler publikoval prvé dva zákony, ktoré objavil v roku 1609, sa volala „Nová astronómia alebo fyzika nebies, uvedená pri skúmaní pohybu planéty Mars...“. Oba tieto zákony publikované v roku 1609 odhaľujú povahu pohybu každej planéty zvlášť, čo Keplera neuspokojovalo. Pokračoval v hľadaní „harmónie“ v pohybe všetkých planét a o 10 rokov neskôr sa mu podarilo sformulovať tretí Keplerov zákon:

T1^2 / T2^2 = a1^3 / a2^3

Štvorce hviezdnych periód revolúcie planét sú vo vzájomnom vzťahu, ako kocky hlavných polosí ich obežných dráh. Toto napísal Kepler po objavení tohto zákona: „To, čo som sa pred 16 rokmi rozhodol hľadať,<... >konečne nájdený a tento objav prekonal všetky moje najdivokejšie očakávania...“ Tretí zákon si skutočne zaslúži najväčšiu pochvalu. Koniec koncov, umožňuje vypočítať relatívne vzdialenosti planét od Slnka pomocou už známych období ich otáčania okolo Slnka. Nie je potrebné určovať vzdialenosť od Slnka pre každú z nich, stačí zmerať vzdialenosť od Slnka aspoň jednej planéty. Veľkosť polohlavnej osi zemskej dráhy – astronomická jednotka (AU) – sa stala základom pre výpočet všetkých ostatných vzdialeností v slnečnej sústave. Čoskoro bol objavený zákon univerzálnej gravitácie. Všetky telesá vo vesmíre sú k sebe priťahované silou priamo úmernou súčinu ich hmotností a nepriamo úmernou štvorcu vzdialenosti medzi nimi:

F = G m1m2/r2

kde m1 a m2 sú hmotnosti telies; r je vzdialenosť medzi nimi; G - gravitačná konštanta

Objav zákona univerzálnej gravitácie výrazne uľahčili zákony pohybu planét sformulované Keplerom a ďalšie výdobytky astronómie v 17. storočí. Znalosť vzdialenosti k Mesiacu teda umožnila Isaacovi Newtonovi (1643 - 1727) dokázať identitu sily, ktorá drží Mesiac pri pohybe okolo Zeme a sily, ktorá spôsobuje pád telies na Zem. Koniec koncov, ak sa gravitačná sila mení v nepriamom pomere k druhej mocnine vzdialenosti, ako vyplýva zo zákona univerzálnej gravitácie, Mesiac, ktorý sa nachádza od Zeme vo vzdialenosti približne 60 jej polomerov, by mal zaznamenať zrýchlenie. 3600-krát menšie ako gravitačné zrýchlenie na zemskom povrchu, čo sa rovná 9,8 m/s. Preto by zrýchlenie Mesiaca malo byť 0,0027 m/s2.

Sila, ktorá drží Mesiac na obežnej dráhe, je sila gravitácie, oslabená 3600-krát v porovnaní so silou pôsobiacou na povrch Zeme. Môžete sa tiež presvedčiť, že keď sa planéty pohybujú podľa tretieho Keplerovho zákona, ich zrýchlenie a gravitačná sila Slnka, ktoré na ne pôsobí, sú nepriamo úmerné druhej mocnine vzdialenosti, ako vyplýva zo zákona univerzálnej gravitácie. V skutočnosti je podľa tretieho Keplerovho zákona pomer druhých mocničiek hlavných polosí obežných dráh d a druhých mocnín obežných periód T konštantná hodnota: Zrýchlenie planéty sa rovná:

A = u2/d = (2pid/T)2/d = 4pi2d/T2

Z tretieho Keplerovho zákona vyplýva:

Preto sa zrýchlenie planéty rovná:

A = 4pi2 const/d2

Takže sila interakcie medzi planétami a Slnkom spĺňa zákon univerzálnej gravitácie a dochádza k poruchám v pohybe telies slnečnej sústavy. Keplerove zákony sú prísne splnené, ak sa uvažuje o pohybe dvoch izolovaných telies (Slnka a planéty) pod vplyvom ich vzájomnej príťažlivosti. V Slnečnej sústave je však veľa planét, všetky interagujú nielen so Slnkom, ale aj navzájom. Preto sa pohyb planét a iných telies presne neriadi Keplerove zákony. Odchýlky telies od pohybu po elipsách sa nazývajú poruchy. Tieto poruchy sú malé, pretože hmotnosť Slnka je oveľa väčšia ako hmotnosť nielen jednotlivej planéty, ale aj všetkých planét ako celku. Najväčšie poruchy v pohybe telies v slnečnej sústave spôsobuje Jupiter, ktorého hmotnosť je 300-krát väčšia ako hmotnosť Zeme.

Odchýlky asteroidov a komét sú badateľné najmä pri prechode blízko Jupitera. V súčasnosti sa poruchy berú do úvahy pri výpočte polohy planét, ich satelitov a iných telies slnečnej sústavy, ako aj trajektórií kozmických lodí vypustených na ich štúdium. Ale späť v 19. storočí. výpočet porúch umožnil urobiť jeden z najznámejších vedeckých objavov „na špičke pera“ - objav planéty Neptún. Pri ďalšom prieskume oblohy pri hľadaní neznámych objektov objavil William Herschel v roku 1781 planétu, neskôr pomenovanú Urán. Asi po polstoročí sa ukázalo, že pozorovaný pohyb Uránu nesúhlasí s vypočítaným, a to ani pri zohľadnení porúch zo všetkých známych planét. Na základe predpokladu prítomnosti ďalšej „subauránskej“ planéty boli vykonané výpočty jej obežnej dráhy a polohy na oblohe. Tento problém nezávisle vyriešili John Adams v Anglicku a Urbain Le Verrier vo Francúzsku. Na základe Le Verrierových výpočtov objavil nemecký astronóm Johann Halle 23. septembra 1846 dovtedy neznámu planétu – Neptún – v súhvezdí Vodnára. Tento objav sa stal triumfom heliocentrického systému, najdôležitejším potvrdením platnosti zákona univerzálnej gravitácie. Následne boli zaznamenané poruchy v pohybe Uránu a Neptúna, ktoré sa stali základom pre predpoklad existencie ďalšej planéty v slnečnej sústave. Jej pátranie bolo korunované úspechom až v roku 1930, keď po zhliadnutí veľkého množstva fotografií hviezdnej oblohy objavili Pluto.

V živote neexistuje nič také ako večný pokoj mysle. Život sám o sebe je pohyb a nemôže existovať bez túžob, strachu a pocitov.
Thomas Hobbs

Čitateľ sa pýta:

Našiel som na YouTube video s teóriou o špirálovom pohybe slnečnej sústavy cez našu galaxiu. Nezdalo sa mi to presvedčivé, ale rád by som to počul od vás. Je to vedecky správne?

Najprv si pozrime samotné video:

Niektoré tvrdenia v tomto videu sú pravdivé. Napríklad:

• planéty obiehajú okolo Slnka približne v rovnakej rovine
• Slnečná sústava sa pohybuje galaxiou pod uhlom 60° medzi galaktickou rovinou a rovinou rotácie planét
• Slnko, keď obieha okolo Mliečnej dráhy, sa pohybuje hore a dole a dovnútra a von vzhľadom na zvyšok galaxie.

To všetko je pravda, no zároveň sú vo videu všetky tieto fakty zobrazené nesprávne.

Je známe, že planéty sa pohybujú okolo Slnka po elipsách, podľa zákonov Keplera, Newtona a Einsteina. Ale obrázok vľavo je chybný z hľadiska mierky. Je nepravidelný z hľadiska tvarov, veľkostí a výstredností. A hoci obežné dráhy na diagrame vpravo vyzerajú menej ako elipsy, obežné dráhy planét vyzerajú z hľadiska mierky asi takto.

Vezmime si ďalší príklad – obežnú dráhu Mesiaca.

Je známe, že Mesiac obieha okolo Zeme s periódou menej ako mesiac a Zem obieha okolo Slnka s periódou 12 mesiacov. Ktorý z prezentovaných obrázkov lepšie znázorňuje pohyb Mesiaca okolo Slnka? Ak porovnáme vzdialenosti od Slnka k Zemi a od Zeme k Mesiacu, ako aj rýchlosť rotácie Mesiaca okolo Zeme a systému Zem/Mesiac okolo Slnka, najlepšie nám vyjde možnosť D môžu byť prehnané, aby sa dosiahli určité účinky, ale kvantitatívne sú možnosti A, B a C nesprávne.

Teraz prejdime k pohybu slnečnej sústavy po galaxii.

Koľko nepresností obsahuje? Po prvé, všetky planéty sú v rovnakom čase v rovnakej rovine. Neexistuje žiadne oneskorenie, ktoré by vykazovali planéty vzdialenejšie od Slnka vo vzťahu k menej vzdialeným.

Po druhé, spomeňme si na skutočné rýchlosti planét. Merkúr sa pohybuje rýchlejšie ako všetky ostatné v našej sústave, okolo Slnka obieha rýchlosťou 47 km/s. To je o 60 % rýchlejšie ako obežná rýchlosť Zeme, asi 4-krát rýchlejšie ako Jupiter a 9-krát rýchlejšie ako Neptún, ktorý obieha rýchlosťou 5,4 km/s. A Slnko letí cez galaxiu rýchlosťou 220 km/s.

Za čas, ktorý Merkúru potrebuje na dokončenie jednej revolúcie, prejde celá slnečná sústava 1,7 miliardy kilometrov na svojej intragalaktickej eliptickej obežnej dráhe. Zároveň je polomer obežnej dráhy Merkúra len 58 miliónov kilometrov, teda len 3,4 % vzdialenosti, na ktorú sa pohybuje celá slnečná sústava.

Ak by sme zakreslili pohyb Slnečnej sústavy po galaxii v mierke a pozreli sa na to, ako sa planéty pohybujú, videli by sme nasledovné:

Predstavte si, že celý systém – Slnko, Mesiac, všetky planéty, asteroidy, kométy – sa pohybuje veľkou rýchlosťou pod uhlom asi 60° vzhľadom na rovinu Slnečnej sústavy. Niečo také:

Ak to všetko spojíme, dostaneme presnejší obraz:

A čo precesia? A tiež o osciláciách dole-nahor a dovnútra-von? To všetko je pravda, ale video to ukazuje príliš zveličeným a dezinterpretovaným spôsobom.

Precesia slnečnej sústavy sa skutočne vyskytuje s periódou 26 000 rokov. Ale neexistuje žiadny špirálový pohyb, ani na Slnku, ani na planétach. Precesia sa nevykonáva obežnými dráhami planét, ale osou rotácie Zeme.

Polárka nie je neustále umiestnená priamo nad severným pólom. Väčšinou nemáme polárku. Pred 3000 rokmi bol Kohab bližšie k pólu ako Polárka. O 5500 rokov sa Alderamin stane polárnou hviezdou. A o 12 000 rokov bude Vega, druhá najjasnejšia hviezda na severnej pologuli, vzdialená len 2 stupne od pólu. Ale to je presne to, čo sa mení s frekvenciou raz za 26 000 rokov, a nie pohyb Slnka alebo planét.

A čo slnečný vietor?

Toto je žiarenie pochádzajúce zo Slnka (a všetkých hviezd), a nie to, do čoho narazíme, keď sa pohybujeme galaxiou. Horúce hviezdy vyžarujú rýchlo sa pohybujúce nabité častice. Hranica slnečnej sústavy prechádza tam, kde slnečný vietor už nemá schopnosť odtláčať medzihviezdne médium. Tam je hranica heliosféry.

Teraz o pohyboch hore a dole a dovnútra a von vo vzťahu ku galaxii.

Keďže Slnko a Slnečná sústava podliehajú gravitácii, je to gravitácia, ktorá dominuje ich pohybu. Teraz sa Slnko nachádza vo vzdialenosti 25-27 tisíc svetelných rokov od stredu galaxie a pohybuje sa okolo nej po elipse. V rovnakom čase sa galaxiou po elipsách pohybujú aj všetky ostatné hviezdy, plyn, prach. A elipsa Slnka je iná ako všetky ostatné.

S periódou 220 miliónov rokov Slnko urobí úplnú revolúciu okolo galaxie, pričom prechádza mierne nad a pod stredom galaktickej roviny. Ale keďže sa všetka ostatná hmota v galaxii pohybuje rovnakým spôsobom, orientácia galaktickej roviny sa časom mení. Možno sa pohybujeme v elipse, ale galaxia je rotujúca platňa, takže sa po nej pohybujeme hore a dole každých 63 miliónov rokov, hoci náš pohyb dovnútra a von nastáva každých 220 miliónov rokov.

Ale planéty sa netočia, ich pohyb je skreslený na nepoznanie, video nesprávne hovorí o precesii a slnečnom vetre a text je plný chýb. Simulácia je veľmi pekne spracovaná, ale bola by oveľa krajšia, keby bola správna.

Pri čítaní tohto článku sedíte, stojíte alebo ležíte a nemáte pocit, že Zem sa točí okolo svojej osi závratnou rýchlosťou – približne 1 700 km/h na rovníku. Rýchlosť otáčania sa však po prepočte na km/s nezdá byť taká rýchla. Výsledkom je 0,5 km/s – na radare sotva znateľný výkyv v porovnaní s inými rýchlosťami okolo nás.

Tak ako ostatné planéty slnečnej sústavy, aj Zem sa točí okolo Slnka. A aby sa udržal na svojej obežnej dráhe, pohybuje sa rýchlosťou 30 km/s. Venuša a Merkúr, ktoré sú bližšie k Slnku, sa pohybujú rýchlejšie, Mars, ktorého obežná dráha prechádza za obežnou dráhou Zeme, sa pohybuje oveľa pomalšie.

Ale ani Slnko nestojí na jednom mieste. Naša galaxia Mliečna dráha je obrovská, masívna a tiež mobilná! Všetky hviezdy, planéty, plynové oblaky, prachové častice, čierne diery, temná hmota – to všetko sa pohybuje relatívne k spoločnému ťažisku.

Podľa vedcov sa Slnko nachádza vo vzdialenosti 25 000 svetelných rokov od stredu našej galaxie a pohybuje sa po eliptickej obežnej dráhe, pričom každých 220 – 250 miliónov rokov vykoná úplnú revolúciu. Ukazuje sa, že rýchlosť Slnka je asi 200–220 km/s, čo je stokrát vyššia rýchlosť ako rýchlosť Zeme okolo svojej osi a desaťkrát vyššia ako rýchlosť jej pohybu okolo Slnka. Takto vyzerá pohyb našej slnečnej sústavy.

Je galaxia nehybná? Nie znova. Obrovské vesmírne objekty majú veľkú hmotnosť, a preto vytvárajú silné gravitačné polia. Dajte vesmíru nejaký čas (a máme ho asi 13,8 miliardy rokov) a všetko sa začne pohybovať v smere najväčšej gravitácie. To je dôvod, prečo vesmír nie je homogénny, ale pozostáva z galaxií a skupín galaxií.

Čo to pre nás znamená?

To znamená, že Mliečnu dráhu k nej priťahujú iné galaxie a skupiny galaxií, ktoré sa nachádzajú v blízkosti. To znamená, že masívne objekty dominujú procesu. A to znamená, že nielen naša galaxia, ale aj všetci okolo nás sú ovplyvnení týmito „traktormi“. Sme čoraz bližšie k pochopeniu toho, čo sa s nami deje vo vesmíre, no stále nám chýbajú fakty, napr.

• aké boli počiatočné podmienky, za ktorých vznikol vesmír;
• ako sa rôzne hmoty v galaxii pohybujú a menia v priebehu času;
• ako vznikla Mliečna dráha a okolité galaxie a kopy;
• a ako sa to deje teraz.

Existuje však trik, ktorý nám pomôže na to prísť.

Vesmír je vyplnený reliktným žiarením s teplotou 2,725 K, ktoré sa zachovalo od Veľkého tresku. Tu a tam sú drobné odchýlky - asi 100 μK, ale celkové teplotné pozadie je konštantné.

Je to preto, že vesmír vznikol pri veľkom tresku pred 13,8 miliardami rokov a stále sa rozpína ​​a ochladzuje.

380 000 rokov po Veľkom tresku sa vesmír ochladil na takú teplotu, že bolo možné vytvárať atómy vodíka. Predtým fotóny neustále interagovali s inými časticami plazmy: zrážali sa s nimi a vymieňali si energiu. Ako sa vesmír ochladzoval, bolo medzi nimi menej nabitých častíc a väčší priestor. Fotóny sa mohli voľne pohybovať v priestore. CMB žiarenie sú fotóny, ktoré boli emitované plazmou smerom k budúcemu umiestneniu Zeme, ale unikli rozptylu, pretože rekombinácia už začala. Na Zem sa dostávajú cez priestor Vesmíru, ktorý sa stále rozširuje.

Toto žiarenie môžete „vidieť“ sami. Rušenie, ku ktorému dochádza na prázdnom televíznom kanáli, ak používate jednoduchú anténu, ktorá vyzerá ako králičie uši, je z 1 % spôsobené CMB.

Napriek tomu teplota reliktného pozadia nie je vo všetkých smeroch rovnaká. Podľa výsledkov výskumu misie Planck sa teplota na opačných pologuli nebeskej sféry mierne líši: v častiach oblohy južne od ekliptiky je mierne vyššia - asi 2,728 K a nižšia v druhej polovici - asi 2,722 K.

Mapa mikrovlnného pozadia vytvorená Planckovým teleskopom.

Tento rozdiel je takmer 100-krát väčší ako iné pozorované zmeny teploty v CMB a je zavádzajúci. Prečo sa to deje? Odpoveď je zrejmá - tento rozdiel nie je spôsobený kolísaním žiarenia kozmického mikrovlnného pozadia, ale zdá sa, že existuje pohyb!

Keď sa priblížite k svetelnému zdroju alebo sa priblíži k vám, spektrálne čiary v spektre zdroja sa posunú smerom ku krátkym vlnám (fialový posun), keď sa od neho vzdialite alebo sa vzdiali od vás, spektrálne čiary sa posunú smerom k dlhým vlnám (červený posun ).

CMB žiarenie nemôže byť viac či menej energetické, čo znamená, že sa pohybujeme vesmírom. Dopplerov jav pomáha určiť, že naša slnečná sústava sa pohybuje vzhľadom na CMB rýchlosťou 368 ± 2 km/s a miestna skupina galaxií vrátane Mliečnej dráhy, galaxie Andromeda a galaxie Triangulum sa pohybuje rýchlosťou rýchlosť 627 ± 22 km/s vzhľadom na CMB. Ide o takzvané zvláštne rýchlosti galaxií, ktoré dosahujú niekoľko stoviek km/s. Okrem nich existujú aj kozmologické rýchlosti v dôsledku expanzie vesmíru a vypočítané podľa Hubbleovho zákona.

Vďaka zvyškovému žiareniu z Veľkého tresku môžeme pozorovať, že všetko vo vesmíre sa neustále hýbe a mení. A naša galaxia je len časťou tohto procesu.

Ide o systém planét, v strede ktorého je jasná hviezda, zdroj energie, tepla a svetla - Slnko.
Podľa jednej teórie Slnko vzniklo spolu so Slnečnou sústavou asi pred 4,5 miliardami rokov v dôsledku výbuchu jednej alebo viacerých supernov. Spočiatku bola Slnečná sústava mrakom častíc plynu a prachu, ktoré v pohybe a pod vplyvom svojej hmoty vytvorili disk, v ktorom vznikla nová hviezda, Slnko a celá naša Slnečná sústava.

V strede slnečnej sústavy je Slnko, okolo ktorého na obežnej dráhe obieha deväť veľkých planét. Keďže Slnko je posunuté zo stredu obežných dráh planét, počas cyklu revolúcie okolo Slnka sa planéty na svojich dráhach buď približujú alebo vzďaľujú.

Existujú dve skupiny planét:

Zemské planéty: A . Tieto planéty sú malej veľkosti so skalnatým povrchom a sú najbližšie k Slnku.

Obrie planéty: A . Sú to veľké planéty, ktoré pozostávajú hlavne z plynu a vyznačujú sa prítomnosťou prstencov pozostávajúcich z ľadového prachu a mnohých kamenných kúskov.

A tu nespadá do žiadnej skupiny, pretože sa napriek svojej polohe v slnečnej sústave nachádza príliš ďaleko od Slnka a má veľmi malý priemer, len 2320 km, čo je polovica priemeru Merkúra.

Planéty Slnečnej sústavy

Začnime fascinujúcim oboznámením sa s planétami Slnečnej sústavy v poradí ich polohy od Slnka a tiež zvážime ich hlavné satelity a niektoré ďalšie vesmírne objekty (kométy, asteroidy, meteority) v gigantických priestoroch našej planetárnej sústavy.

Jupiterove prstence a mesiace: Európa, Io, Ganymede, Callisto a iné...
Planétu Jupiter obklopuje celá rodina 16 satelitov a každý z nich má svoje jedinečné vlastnosti...

Prstene a mesiace Saturna: Titan, Enceladus a iné...
Charakteristické prstence má nielen planéta Saturn, ale aj iné obrie planéty. Okolo Saturnu sú prstence obzvlášť dobre viditeľné, pretože pozostávajú z miliárd malých častíc, ktoré sa točia okolo planéty, okrem niekoľkých prstencov má Saturn 18 satelitov, z ktorých jeden je Titan, jeho priemer je 5000 km, čo ho robí najväčší satelit v slnečnej sústave...

Prstene a mesiace Uránu: Titania, Oberon a ďalší...
Planéta Urán má 17 satelitov a podobne ako iné obrie planéty, aj tu sú tenké prstence, ktoré prakticky nemajú schopnosť odrážať svetlo, takže boli objavené nie tak dávno v roku 1977 úplnou náhodou...

Neptúnove prstene a mesiace: Triton, Nereid a ďalší...
Spočiatku, pred prieskumom Neptúna kozmickou loďou Voyager 2, boli známe dva satelity planéty - Triton a Nerida. Zaujímavým faktom je, že satelit Triton má opačný smer orbitálneho pohybu; na satelite boli objavené aj podivné sopky, ktoré vybuchovali plynný dusík ako gejzíry a šírili hmotu tmavej farby (z kvapaliny na paru) mnoho kilometrov do atmosféry. Počas svojej misie Voyager 2 objavil ďalších šesť mesiacov planéty Neptún...