Катехизис по астрономии

В историческом плане для обозначения «всего пространства» использовались различные слова, включая эквиваленты и варианты из различных языков, такие как «космос», «мир», «небесная сфера».

Использовался также термин «макрокосмос», хотя он предназначен для определения систем большого масштаба, включая их подсистемы и части.

Аналогично, слово «микрокосмос» используется для обозначения систем малого масштаба.

Любое исследование, любое наблюдение, будь то наблюдение физика за тем, как раскалывается ядро атома, ребёнка за кошкой или астронома, ведущего наблюдения за далёкой-далёкой галактикой, – всё это наблюдение за Вселенной, вернее, за отдельными её частями.

Эти части служат предметом изучения отдельных наук, а Вселенной в максимально больших масштабах, и даже Вселенной как единым целым занимаются астрономия и космология; при этом под Вселенной понимается или область мира, охваченная наблюдениями и космическими экспериментами, или объект космологических экстраполяций – физическая Вселенная как целое.

7.Как велик возраст Вселенной и на основе каких данных он определен?

В 2003 году с помощью запущенного NASA (Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства) космического зонда, оснащенного специальной аппаратурой, были проведены измерения температуры фонового микроволнового (реликтового) излучения с точностью до миллионной доли градуса. Результаты этих измерений позволили установить, что возраст Вселенной составляет 13,7 миллиарда лет и что формирование первого поколения звезд началось спустя 200 миллионов лет после Большого взрыва.

8.Какова структура Вселенной?

Изучение скоплений и сверхскоплений Галактик позволяет создать модель Вселенной в большом масштабе, то есть определить, как распределяется материя внутри очень большого пространства.

В этом смысле самый значительный результат, полученный космологией за последние 50 лет, заключается в том, что Вселенная, похоже, состоит из больших полых пузырей, пересекающихся друг с другом, в результате чего они напоминают губку.

В таком контексте скопления и сверхскопления галактик распределяются по стенкам пузырей, образуя волокнистые структуры длиной в десятки миллионов световых лет. Эти пузыри представляют собой полости, содержащие темную материю.

Изучение динамики движения галактик (их взаимного удаления, вызванного расширением Вселенной) показало, что в направлении созвездия Стрельца, видимо, существует огромная концентрация материи, так называемая великая точка притяжения, которая своей гравитацией притягивает даже Местное сверхскопление галактик.

9.С помощью каких единиц измеряют расстояния в Астрономии?

Земные единицы измерения расстояния не подходят для измерения огромных расстояний между небесными объектами, поэтому в астрономии используют три другие основные единицы измерения.

Внутри Солнечной системы обычно пользуются «астрономической единицей» (а. е.), равной среднему расстоянию от Земли до Солнца – 149 600 000 километров.

По этой измерительной шкале Марс находится на расстоянии 1,52 астрономической единицы от Солнца.

Для оценки межзвездных расстояний применяют две единицы измерения:

Световой год и Парсек.

Световой год равен расстоянию, которое проходит свет за год, перемещаясь, как известно, со скоростью 300 000 километров в секунду.

Легко убедиться, что световой год равен приблизительно 9460 миллиардам километров.

Например, самая близкая к Солнцу звезда (Проксима Кентавра) расположена от нас на расстоянии примерно 4,2 световых года.

Профессиональные астрономы часто пользуются вместо светового года Парсеком.

Парсек определяется как такое расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду дуги.

Это очень маленький угол: под таким углом монета в одну копейку видна с расстояния в три километра.

Один парсек (пк) составляет около 3,26 светового года, то есть приблизительно 30 триллионов километров.

Кратные единицы измерения – килопарсек (кпк), равный 1000 парсеков, и мега-парсек (Мпк), равный 1 миллиону парсеков, – используют для оценки расстояний до внегалактических объектов.

Галактика Андромеды находится на расстоянии около 2,2 миллиона световых лет, или 675 килопарсеков.

Некоторые расстояния в парсеках:

1 астрономическая единица (а. е.) составляет приблизительно 4,848·106 парсека;

по состоянию на 13 февраля 2015 года, космический аппарат «Вояджер-1» находился на расстоянии 0,000630 пк (19,4 млрд км, или 130 а. е.) от Солнца, удаляясь по 17,5

расстояние от Солнца до ближайшей звезды (Проксима Центавра) составляет 1,3 парсека;

расстояние в 10 пк свет проходит за 32 года 7 месяцев и 6 дней;

расстояние от Солнца до ближайшего шарового скопления, M 4, составляет 2,2 кпк;

расстояние от Солнца до центра нашей Галактики – около 8 кпк;

диаметр нашей Галактики около 30 кпк;

расстояние до туманности Андромеды – 0,77 Мпк;

ближайшее крупное скопление галактик, скопление Девы, находится на расстоянии 18 Мпк;

в масштабах порядка 300 Мпк Вселенная практически однородна до горизонта наблюдаемой Вселенной – около 4 Гпк (если измерять расстояние, пройденное регистрируемым на Земле светом), или, если оценивать современное расстояние – с учётом расширения Вселенной (то есть до удалившихся объектов, это излучение когда-то испустивших) 14 Гпк;

10. Как измеряют астрономические расстояния?

Основным методом измерения астрономических расстояний является Метод годичного параллакса.

Это чисто геометрический метод, центральная идея которого довольно проста. Относительно близкая звезда, наблюдаемая из разных мест космоса, визуально смещается на фоне более далеких звезд.

Для наблюдения целесообразно выбрать два возможно более удаленных друг от друга места.

Для этого можно использовать обращение Земли вокруг Солнца.

Так как среднее расстояние Земля – Солнце равняется 150 миллионам километров, два наблюдения, проведенные с интервалом в 6 месяцев, будут осуществлены из двух мест космоса, находящихся на расстоянии приблизительно 300 миллионов километров, что составляет диаметр земной орбиты.

Измерив видимый угол смещения звезды из двух разных мест, можно вычислить расстояние до нее тригонометрическими методами.

Таким образом, годичный параллакс звезды – это малый угол (при звезде) в прямоугольном треугольнике, гипотенуза которого есть расстояние от Солнца до звезды, а малый катет – большая полуось земной орбиты.

Другими словами, годичный параллакс – это угол, под которым из точки, в которой находится звезда, виден радиус земной орбиты.

Концептуальная простота метода годичного параллакса не означает такую же простоту измерений, потому что углы измерения из-за больших расстояний до звезд ничтожно малы. С помощью метода годичного параллакса можно измерить расстояния до звезд, находящихся не более чем в 100 световых годах от Земли

11.Как образовались химические элементы во Вселенной?

Большой взрыв создал только два химических элемента – водород и гелий (и небольшие количества дейтерия и лития).