Naše místo ve vesmíru

Podívejte se za jasné noci nahoru a každá hvězda, kterou můžete vidět vlastníma očima, patří do jedné galaxie, Mléčné dráhy. Stojíte na rotujícím kamenném míči, který krouží kolem jedné obyčejné hvězdy mezi miliardami. Tato lekce vám ukáže, kde přesně.

Každá hvězda, kterou můžete vidět vlastníma očima, patří do Mléčné dráhy.

Podívejte se.

Za jasné noci stojte venku. Země pod vašimi nohama je součástí skalního míče 12,742 km širokého. Tato koule, Země, se otáčí jednou denně a jednou ročně závodí kolem hvězdy, Slunce.

Slunce je tak velké, že by se do něj vešlo 1,3 milionu Zemin. Je tak těžká, že drží téměř veškerou hmotu všeho, co kolem ní obíhá: planety, měsíce, trpasličí planety, asteroidy a komety. Slunce a vše, co drží jeho gravitace dohromady, je vesmír. Sluneční soustava.

Na obrázku nahoře je žlutá tečka uprostřed Slunce. Stiskněte Play a sledujte planety pohybovat. Čím blíže je planeta ke Slunci, tím rychleji se otáčí:

• Merkur trvá 88 dnů.
• Země trvá jeden rok.
• Neptun, nejvzdálenější planeta, trvá téměř 165 let.

Naše sluneční soustava je jednou z miliard hvězdných systémů v obrovské spirále hvězd zvané Mléčná dráha. Ve velmi tmavé noci ji můžete vidět jako slabý pás světla na obloze. Každá hvězda, kterou můžete vidět vlastníma očima, k ní patří.

Pochopte to.

Vzdálenosti ve vesmíru jsou tak velké, že kilometry se stávají neohrabanými, takže astronomové používají větší pravítka.

Astronomická jednotka (au) Je to zhruba průměrná vzdálenost mezi Zemí a Sluncem. Protože 2012 má přesnou hodnotu: 149,597,870,700 metrů, asi 149.6 milionů km. Díky tomu se sluneční soustava stává snadno představitelnou:

Svět	Průměrná vzdálenost od Slunce
Merkur	0,39 au
Země	1,00 au
Jupiter	5.2 nebo
Neptun	30.1 au

Světelný čas je doba, kterou světlo potřebuje k překonání vzdálenosti. Světlo se pohybuje rychlostí 299,792 km za sekundu, takže:

čas = vzdálenost ÷ rychlost světla

Pro 1 AU: 149,597,871 km ÷ 299,792 km/s ≈ 499 s, nebo 8 minut a 19 sekund. Když se podíváte na Slunce (nikdy přímo, poškozuje to vaše oči), vidíte světlo, které ho opustilo asi před osmi minutami. Slunečnímu světlu trvá více než čtyři hodiny, než dosáhne Neptunu.

The light-year je vzdálenost, kterou světlo urazí za jeden rok: asi 9.46 bilion km nebo 63,241 au. Nejbližší hvězda po Slunci, Proxima Centauri, je vzdálena asi 4,2 světelných let. Mléčná dráha je zhruba 100,000 světelných let v průměru.

Mistr

Dříve se au měřila: byla definována pomocí Gaussovské gravitační konstanty, takže její délka v metrech byla veličina, kterou museli astronomové určit. Radarový dosah Venuše a sledování sond na konci dvacátého století jej snížily na několik metrů. V roce 2012 Mezinárodní astronomická unie stanovila pevné číslo (Rezoluce B2), takže au je nyní jednoduše jednotkou, jako metr.

Co dnes ve skutečnosti velmi přesně měříme, je gravitační parametr Slunce, GM☉ = 1,32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², z pohybu planet a kosmických lodí. Součin G × M je znám mnohem lépe než buď G nebo M samotný, protože G je jednou z nejméně přesně známých konstant ve fyzice. Proto orbitální mechanika pracuje s μ = GM, jak uvidíte v cestě Navigátoru.

Dva praktické důsledky:

1. Vzdálenost Země není konstantní. Excentricita dráhy Země je přibližně 0,0167, takže její vzdálenost od Slunce se pohybuje v rozmezí od 147,1 milionu km (začátek ledna, perihélium) do 152,1 milionu km (začátek července, aphelium). Roční období nejsou způsobena tímto: leden je na severní polokouli zima. Skutečná příčina je popsána v lekci o ročních obdobích.
2. Light-time is a real engineering limit. A radio command to a rover on Mars takes between about 3 and 22 minutes one way, depending on where both planets are in their orbits. Daleko ležící kosmické lodě musí být schopny jednat samy.