Наше место в космосе

Взгляните в ясную ночь, и каждая звезда, которую вы можете увидеть своими глазами, принадлежит одной галактике - Млечному Пути. Вы стоите на вращающемся каменном шаре, вращающимся вокруг одной обычной звезды среди миллиардов. В этом уроке мы узнаем, где именно.

Каждая звезда, которую вы можете увидеть своими глазами, принадлежит Млечному Пути.

Посмотри.

Встань на улице в ясную ночь. Земля под вашими ногами является частью скалистого шара 12,742 км шириной. Этот шар, Земля, вращается один раз в день и совершает оборот вокруг звезды, Солнца, один раз в год.

Солнце настолько велико, что около 1,3 миллиона Земель поместились бы внутри него. Она настолько тяжелая, что в ней содержится почти вся масса всего, что обращается вокруг нее: планет, спутников, карликовых планет, астероидов и комет. Вместе Солнце и все, что удерживается его гравитацией, составляет солнечную систему.

На рисунке выше, желтая точка в середине - это Солнце. Нажмите Play и наблюдайте за движением планет. Чем ближе планета находится к Солнцу, тем быстрее она вращается:

• Ртуть занимает 88 суток.
• Земля занимает год.
• Нептун, самая дальняя планета, занимает почти 165 лет.

Наша солнечная система является одной из миллиардов звёздных систем в огромной спирали звезд, называемой Млечный Путь. В очень темную ночь вы можете увидеть его как слабую полосу света по небу. Каждая звезда, которую вы можете увидеть своими глазами, принадлежит ей.

Понимаю

Расстояния в космосе настолько велики, что километры становятся неудобными, поэтому астрономы используют более крупные линейки.

Астрономическая единица (au) - это примерно среднее расстояние между Землей и Солнцем. Поскольку 2012 имеет точное значение: 149,597,870,700 метров, около 149.6 миллионов км. С его помощью солнечную систему становится легко изобразить:

Мировой	Среднее расстояние от Солнца
Меркурий	0,39 до
Земля	1.00 или
Юпитер	5.2 или
Нептун	30.1 или

Световое время - это время, необходимое свету для прохождения расстояния. Свет движется со скоростью 299,792 км в секунду, так что:

время = расстояние ÷ скорость света

Для 1 au: 149,597,871 км ÷ 299,792 км/с ≈ 499 с, или 8 минут 19 секунд. Когда вы смотрите на Солнце (никогда не напрямую, оно повреждает ваши глаза), вы видите свет, который покинул его около восьми минут назад. Солнечный свет достигает Нептуна за четыре часа.

Световой год - это расстояние, которое проходит свет за один год: около 9,46 триллионов км или 63241 а. е. Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии около 4,2 световых лет. Млечный Путь примерно 100,000 световых лет в диаметре.

Мастер

Раньше au измерялось: оно определялось через гауссовскую гравитационную постоянную, так что его длина в метрах была величиной, которую астрономам пришлось определить. Радиолокационное наблюдение Венеры и слежение космических аппаратов в конце XX века позволили уменьшить его до нескольких метров. В 2012 году Международный астрономический союз сделал его фиксированным числом (Резолюция B2), так что au теперь просто единица, как метр.

То, что мы на самом деле измеряем очень точно сегодня — это гравитационный параметр Солнца, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², из движения планет и космических аппаратов. Произведение G × M известно гораздо лучше, чем только G или M, потому что G является одной из наименее точно известных констант в физике. Вот почему орбитальная механика работает с μ = GM, как вы увидите в пути Навигатора.

Два практических последствия:

1. Расстояние до Земли не является постоянным. Орбита Земли имеет эксцентриситет около 0,0167, поэтому ее расстояние от Солнца варьируется от примерно 147,1 млн км (начало января, перигелий) до 152,1 млн км (начало июля, афелий). Времена года не вызваны этим: январь - это зима в северном полушарии. Истинная причина рассмотрена в уроке о Временах года.
2. Световое время является настоящим инженерным ограничением. Радиокоманда для марсохода на Марсе занимает от 3 до 22 минут в одну сторону, в зависимости от того, где обе планеты находятся на своих орбитах. Космические аппараты, находящиеся далеко от Земли, должны быть в состоянии действовать самостоятельно.