Nasze miejsce w kosmosie

Spójrz w górę w pogodną noc i każda gwiazda, którą możesz zobaczyć własnymi oczami należy do jednej galaktyki, Drogi Mlecznej. Stoisz na wirującej kuli skalnej, krążącej wokół jednej zwykłej gwiazdy spośród miliardów. Ta lekcja dowie się, gdzie dokładnie.

Każda gwiazda, którą możesz zobaczyć własnymi oczami należy do Drogi Mlecznej.

Spójrz.

Stań na zewnątrz w pogodną noc. Ziemia pod twoimi stopami jest częścią skalistej kuli o szerokości 12,742 km. Ta kula, Ziemia, obraca się raz dziennie i wyścig wokół gwiazdy, Słońca, raz w roku.

Słońce jest tak duże, że zmieściłoby się w nim około 1,3 miliona Ziemi. Jest tak ciężki, że utrzymuje prawie całą masę wszystkiego, co krąży wokół niego: planety, księżyce, planety karłowate, asteroidy i komety. Razem, Słońce i wszystko co jest utrzymywane przez jego grawitację stanowi układ słoneczny.

Na powyższym zdjęciu żółta kropka w środku to Słońce. Naciśnij Play i obserwuj jak poruszają się planety. Im bliżej planeta jest Słońca, tym szybciej krąży wokół niego:

• Rtęć trwa 88 dni.
• Ziemia trwa jeden rok.
• Neptun, najdalsza planeta, potrzebuje prawie 165 lat.

Nasz Układ Słoneczny jest jednym z miliardów systemów gwiezdnych w ogromnej spirali gwiazd o nazwie Droga Mleczna. W bardzo ciemną noc można ją zobaczyć jako słaby pasek światła na niebie. Każda gwiazda, którą możesz zobaczyć własnymi oczami należy do niego.

Rozumiem.

Odległości w kosmosie są tak duże, że kilometry stają się niewygodne, więc astronomowie używają większych linijek.

Jednostka astronomiczna (au) Jest to w przybliżeniu średnia odległość między Ziemią a Słońcem. Ponieważ 2012 ma dokładną wartość: 149,597,870,700 metrów, około 149.6 milionów km. Dzięki niemu układ słoneczny staje się łatwy do wyobrażenia:

Świat	Średnia odległość od Słońca
Merkury	0,39 au
Ziemia	1.00 au
Jowisz	5.2 lub
Neptun	30.1 au

Czas światła to czas potrzebny na przebycie przez światło pewnej odległości. Światło porusza się z prędkością 299,792 km na sekundę, więc:

Czas = odległość ÷ prędkość światła

Dla 1 au: 149,597,871 km ÷ 299,792 km/s ≈ 499 s, czyli 8 minut i 19 sekund. Kiedy patrzymy na Słońce (nigdy bezpośrednio, uszkadza to oczy), widzimy światło, które opuściło je około osiem minut temu. Światło słoneczne potrzebuje ponad czterech godzin, aby dotrzeć do Neptuna.

Rok świetlny to odległość, jaką światło przemierza w ciągu jednego roku: około 9,46 biliona km lub 63,241 au. Najbliższa po Słońcu gwiazda, Proxima Centauri, znajduje się około 4,2 roku świetlnego od nas. Droga Mleczna ma średnicę około 100,000 lat świetlnych.

Master

Dawniej au było mierzone: definiowano je za pomocą stałej grawitacyjnej Gaussa, więc jego długość w metrach była wielkością, którą astronomowie musieli określić. Zasięg radarowy Wenus i śledzenie statków kosmicznych pod koniec XX wieku zmniejszyły ją do kilku metrów. W 2012 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna ustaliła ją jako stałą liczbę (rezolucja B2), więc au jest teraz po prostu jednostką, jak metr.

To, co dziś mierzymy bardzo precyzyjnie, to parametr grawitacyjny Słońca, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², z ruchu planet i statków kosmicznych. Iloczyn G × M jest znany znacznie lepiej niż sam G lub M, ponieważ G jest jedną z najmniej precyzyjnie znanych stałych w fizyce. Dlatego mechanika orbitalna działa z μ = GM przez cały czas, jak widać w ścieżce nawigatora.

Dwie praktyczne konsekwencje:

1. Odległość Ziemi nie jest stała. Orbita Ziemi ma mimośród około 0,0167, więc jej odległość od Słońca waha się od około 147,1 mln km (początek stycznia, peryhelium) do 152,1 mln km (początek lipca, aphelium). Pory roku nie są spowodowane tym: styczeń to zima na półkuli północnej. Prawdziwa przyczyna jest omówiona w lekcji Pory Roku.
2. Czas świetlny jest prawdziwym limitem inżynieryjnym. Polecenie radiowe do łazika na Marsie trwa od około 3 do 22 minut w jedną stronę, w zależności od tego, gdzie obie planety znajdują się na swoich orbitach. Statek kosmiczny daleko musi być w stanie działać samodzielnie.