Владимир Петрович Бровко
Катехизис по астрономии
Согласно современным астрофизическим представлениям, через 8 миллиардов лет Солнце станет красным гигантом. При этом его светимость увеличится в сотни раз, а радиус – в десятки.
Эта стадия эволюции нашего светила займет несколько миллионов лет, после чего разбухшее Солнце сбросит свою оболочку и превратится в белый карлик.
Удивительно, что еще в 1895 году, задолго до возникновения теоретической астрофизики, наличие стадии красного гиганта в эволюции Солнца предсказал английский писатель Герберт Уэллс в своем романе «Машина времени», открывшем историю современной научной фантастики.
Передвигаясь во времени «огромными шагами, каждый в тысячу лет и больше», герой романа наблюдал, как Солнце «становится все огромнее и тусклее», а затем «огромный красный купол Солнца заслонил собой десятую часть потемневших небес».
42.Что представляет собой самая известная после нашего Солнца звезда – Полярная?
Полярная звезда – самая яркая звезда в созвездии Малой Медведицы и расположена на конце ее «хвоста». Находится она на расстоянии приблизительно 450 световых лет от нас и имеет видимую звездную величину около двух. Полярная звезда – желтый сверхгигант – превышает
Солнце по массе примерно в 10 раз, а по радиусу – в 70 раз. Температура ее поверхности составляет около 7000 градусов – лишь немного выше, чем у Солнца, – но светит она примерно в 5000 раз мощнее его.
В 1780 году Уильям Гершель обнаружил, что Полярная звезда является двойной: второй компонент системы – желтовато-белая звезда 9-й звездной величины лишь немного крупнее Солнца. Основной компонент системы – цефеида, переменность которой в прошлом составляла 0,12 звездной величины с периодом чуть меньше четырех суток, однако в середине 1990-х годов сократилась до 0,02 звездной величины.
Это означает, что звезда миновала фазу пульсаций и перешла в практически стабильное состояние. Полярная звезда приближается к Солнцу со скоростью приблизительно 17 километров в секунду.
43. Чем замечательна звезда Тубан в созвездии Дракона?
Звезда Тубан (альфа Дракона) расположена на небосводе на полпути между Мицаром (кси Большой Медведицы) и парой ярких звезд (бета и гамма) ковша Малой Медведицы. Она играла роль Полярной звезды 4600 лет назад и снова будет играть ту же роль через 20 тысяч лет.
В 2600 году до нашей эры Тубан находился всего в 10 угловых минутах от Северного полюса мира. Для сравнения: минимальный угол между Полярной звездой и Северным полюсом мира будет достигнут в 2102 году и составит 27,5 угловой минуты.
44.В чем состоит источник звездной энергии?
По современным представлениям основным источником звездной энергии служат реакции термоядерного синтеза, протекающие в недрах звезд и сопровождающиеся выделением огромного количества энергии. Главную роль здесь играет превращение водорода (самого распространенного во Вселенной элемента) в гелий.
Этот процесс может идти двумя путями, первым из которых является последовательное присоединение друг к другу четырех протонов (ядер водорода) и объединение их в ядре гелия (протон-протонная реакция).
Второй путь процесса термоядерного синтеза состоит в присоединении протонов к более сложным ядрам, начиная с ядра углерода, с последующим распадом образовавшегося нового сложного ядра на ядро углерода и гелия (углеродный цикл). Протон-протонная реакция играет решающую роль при температурах менее 16 миллионов градусов Кельвина; при более высоких температурах преобладает углеродный цикл. С ростом температуры до 100 миллионов кельвинов возможно выделение энергии при образовании ядер углерода непосредственно из ядер гелия (гелиевая реакция).
45. Какие звезды называют новыми?
В астрономии считается, что каждый год в Галактике вспыхивает 25–30 (по некоторым оценкам, даже более 200) новых звезд, хотя наблюдаются лишь несколько из них.
С этим можно согласится если принять во внимание одно важное обстоятельство, мы жители планеты Земля всего лишь наблюдаем то, что где-то во Вселенной произошло спустя десятки миллиардов лет!
Ведь все это время свет (космические излучения) только шел в нашу Галактику и достигнули нашей планеты Земля!
Тем не менее современная Астрономия достаточно много собрана о "новых" звездах сведений чтобы их обобщить и оценить с научной точки зрения.
Для нового характерно чрезвычайно быстрого возрастания блеска в тысячи и даже миллионы раз (в среднем на 12 звездных величин, то есть в 60 тысяч раз) в течение нескольких суток и последующее медленное возвращение к начальному состоянию в течение нескольких месяцев или лет (сначала падение блеска звезды более быстрое, а затем оно замедляется).
Новая – это двойная звезда, одним компонентом которой является белый карлик, а вторым – либо звезда типа Солнца, либо красный гигант.
Период обращения компонентов этой двойной звезды составляет всего несколько часов, а, следовательно, расстояние между ними достаточно мало и силы взаимодействия достаточно велики.
Когда второй компонент такой двойной звезды в ходе своей эволюции расширяется, переходя определенную границу (так называемый предел Роша), часть его вещества перетекает на белый карлик.
При этом на поверхности белого карлика создаются такие температура и давление, что ядерная реакция приобретает взрывной характер, чем и объясняется резкое увеличение блеска звезды.
Расширившаяся (раздувшаяся) в сотни тысяч раз звезда отделяет в момент максимума блеска газовую оболочку, равную по массе 0,00001—0,0001 массы Солнца. Та, постепенно расширяясь, рассеивается в пространстве.
Скорость расширения оболочек новых составляет около 1000 километров в секунду. Отличительным свойством многих новых звезд является повторяемость их вспышек.
Интервалы между вспышками у повторных новых составляют от нескольких десятков до нескольких тысяч лет (они больше у тех повторных новых, которые сильнее увеличивают блеск). Внешне новые похожи на сверхновые, хотя в целом речь идет о совершенно разных явлениях и выделяемая при взрыве энергия меньше в миллион раз.
46. Какие звезды называют Сверхновыми?
Самая большая катастрофа, происходящая со звездой, – это вспышка сверхновой.
Она возникает на заключительной стадии эволюции звезд большой массы – гигантов и сверхгигантов.
Во время мощнейших взрывов за несколько секунд высвобождается количество энергии, сопоставимое с энергией, испущенной звездой за всю ее жизнь.
При вспышке сверхновой ее светимость возрастает на десятки звездных величин.
В максимуме своего блеска сверхновая может быть ярче всей звездной системы, в которой она вспыхнула. Так, сверхновая звезда, вспыхнувшая в 1937 году в галактике IC4182, в 100 раз превосходила по яркости эту галактику.
Сверхновая звезда, вспыхнувшая в нашей Галактике в 1054 году, была хорошо видна даже днем.
В результате чего и образовалась так называемая "Крабовидная туманность"
Взрыв этой сверхновой, которой наблюдался, согласно записям арабских и китайских астрономов, произошел 4 июля 1054 года.
Сама вспышка была видна на протяжении 23 дней невооружённым глазом даже в дневное время и это излучение которому почти месяц подвергались люди имело для населения планеты Земля одно важное, но крайне негативное последствие.
16 июля 1054 года, три папских легата действовавшие от имени Папы Льва IX, вошли в собор Святой Софии в Константинополе и положили на алтарь отличительную грамоту, предающую анафеме патриарха Константинопольского Михаила Керулария.
В ответ на это 20 июля патриарх предал анафеме легатов. Так и состоялся раскол единой христианской религии на две враждебные ветви: католицизм и православие!
Но это так небольшое авторское замечание по вопросу о влиянии Звезд на жизнь людей!
А продолжая наш рассказ о сверхновых надо сказать, что они подобно новым звездам, блеск сверхновых после максимума постепенно (но в несколько раз медленнее и более плавно) уменьшается.
Спектр сверхновой свидетельствует о грандиозных скоростях расширения – несколько тысяч километров в секунду. Причиной взрыва сверхновой является гравитационный коллапс звезды.
Сверхновые играют очень важную роль в эволюции Вселенной, потому что во время взрыва образуется ударная волна, способствующая уплотнению звездорождающих туманностей.
Кроме того, они выбрасывают в космос составляющую их материю, что меняет состав межзвездной среды, обогащая ее металлами. И наконец, во время взрыва звезда не исчезает полностью: из сверхновых образуются нейтронные звезды, пульсары и черные дыры.
47. Что представляет собой нейтронная звезда?
Нейтронные звезды образуются в результате гравитационного коллапса звезд с массой, в 1,5–2,5 раза превышающей массу Солнца (если масса звезды больше, возникает черная дыра).
Внутри нейтронной звезды свободные электроны и протоны взаимно нейтрализуются, образуя нейтроны и нейтрино, что останавливает коллапс.
Этот процесс «нейтронизации» идет до тех пор, пока основная часть звезды не будет состоять из нейтронов.
Плотность нейтронной звезды составляет приблизительно квинтиллион (миллиард миллиардов) килограммов на кубический метр, что превышает плотность атомного ядра.
Один кубический сантиметр вещества нейтронной звезды весил бы на Земле около миллиарда тонн.
Именно вследствие своей огромной плотности нейтронные звезды чрезвычайно компактны: при массе около двух солнечных нейтронная звезда имеет радиус около 10 километров
48.Что такое «Черная дыра»?
Черные дыры, названные так в 1967 году американским астрофизиком Джоном Уилером, не что иное, как результат гравитационного коллапса звезд, масса которых более чем в 2,5 раза превышает массу Солнца.
В этом случае внутреннее давление звезды не способно остановить ее гравитационный коллапс. Стремительно сжимаемая гравитационными силами звезда уменьшается до размеров сферы Шварцшильда, после чего никакие сигналы с поверхности звезды уже не могут выйти наружу.
Согласно общей теории относительности, наблюдатель, находящийся на большом расстоянии от сколлапсировавшей звезды, никогда не узнает, что происходит внутри сферы Шварцшильда.
Он даже не увидит момента пересечения поверхностью звезды сферы Шварцшильда: из-за релятивистского замедления времени звезда для наблюдателя будет приближаться к гравитационному радиусу бесконечно долго и «застынет» при размерах, близких к гравитационному радиусу.
Размер черной дыры, а точнее – радиус сферы Шварцшильда, пропорционален ее массе. Для черной дыры с массой, равной около 10 солнечных, радиус сферы Шварцшильда составляет приблизительно 30 километров.
Астрофизика не накладывает никаких ограничений на размер звезды, а потому и черная дыра может быть сколь угодно велика. Если она, например, имеет массу около 10 миллионов солнечных (возникла за счет слияния сотен тысяч, а то и миллионов сравнительно небольших звезд), ее радиус будет около 300 миллионов километров, то есть вдвое больше земной орбиты.
По-видимому, именно такие черные дыры находятся в центрах галактик. Во всяком случае, астрономы сегодня насчитывают около 50 галактик, в центре которых, судя по косвенным признакам, имеются черные дыры массой порядка миллиарда солнечной.
В нашей Галактике тоже, видимо, есть своя черная дыра – ее массу оценивают приблизительно в 2,4 миллиона солнечных.
Теория предполагает, что наряду с такими сверхгигантами должны были возникать и черные мини-дыры массой порядка 100 миллионов тонн (масса астероида поперечником всего около 200 метров) и радиусом, сравнимым с размером атомного ядра.
Они могли появляться в первые мгновения существования Вселенной как проявление очень сильной неоднородности пространства-времени при колоссальной плотности энергии.
ч.3
Солнечная система и ее главная планета Земля
Данную часть поскольку она касается нашей планеты Земля я вынужден начать с отдельного вступления, в котором я хочу в кратком виде представить читателю как современные люди представляют себе маленькую частичку Вселенной -нашу Солнечную систему, планету Земля и свое место на этой песчинке в безбрежном КОСМОСЕ....
А согласно мифам народов разных стран, если их обобщить, то получается, что наша планета, Земля образовалась из хаоса – «смеси всего», где нет ни верха, ни низа.
Из этой смеси выделились земля, вода, небо, люди. Любопытно, что современные гипотезы также предполагают возникновение нашей планеты из неупорядоченной материи – газово-пылевого облака.
Первичный хаос во многих мифах представляется как безбрежный океан. В алтайских и бурятских мифах утка достает со дна океана комочек глины, из которого возникает Земля.
Такой же мотив характерен для индуизма.
Бог Вишну – олицетворение живой природы – в образе кабана бесстрашно ныряет в хаотический океан и поднимает на своих клыках затопленную Землю.
Иногда первозданный хаос предстает в образе чудовища, которое порождает Землю и Небо.
В роли до космического существа может выступать и человек.
В древнеиндийской мифологии первочеловеком, от которого пошло все сущее, был Пуруша.
Когда его расчленили, принеся в жертву богам, то из глаза Пуруши возникло Солнце, из ног – Земля, из дыхания – ветер, изо рта – жрецы, а из бедра – земледельцы.
Часто повторяющийся мотив – Мировое яйцо, из которого образовались Земля и Небо.
В индийской мифологии из яйца, плавающего среди первородных вод, появляется Брама, а уж он создает Вселенную.
Все эти представления сформировались задолго до изобретения письменности. В устной форме они передавались из поколения в поколение. Изобретение письменности стало событием величайшего значения.
В Старом Свете это произошло в пяти крупных центрах экономики, градостроительства и науки – на Крите, в Египте, Месопотамии, Индии и Китае – примерно между серединой IV и II тыс. до н. э.
На глиняных табличках из Месопотамии сделаны древнейшие из дошедших до нас записи о небесных телах и их происхождении.
В них впервые людьми зафиксирована довольно сложная и как показали современные исследования правдивая система мироздания.
Бог Мардук – покровитель Вавилона – создал плоскую Землю и Небо из тела Тиамат – чудовищного дракона, который жил среди первичного океана и олицетворял мировой хаос.
Земной диск окружен морем, а посередине его возвышается Мировая гора. Все это находится под опрокинутой чашей твердого Неба, которая опирается на Землю.
По Небу перемещаются Солнце, Луна и пять планет.
Под Землей – бездна.
Через это подземелье Солнце проходит ночью, продвигаясь с запада на восток, чтобы утром возобновить свой вечный бег по небесному своду.
Такая система представлений относится к середине III тыс. до н. э. Вероятно, к тому же периоду, а может быть, и более раннему принадлежат мифы о животных-великанах, которые поддерживают Землю.
У древних египтян четыре слона, несущие Землю, стоят на черепахе.
Древние индийцы обходятся без черепахи, а у североамериканских индейцев, наоборот, Великая черепаха не нуждается ни в чьей помощи.
