Евгений Гусев - Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах
Раздел 3. Изучение звёздного мира
3.1. Почему 80 % ярких звёзд носят арабские имена?
3.2. Почему в Древнем Китае β Малой Медведицы называлась «царственной звездой»?
3.3. Какую звезду называют «соперником Марса»?
3.4. Первые подробные каталоги звёзд, видимых невооружённым глазом, начали составляться более двух тысячелетий назад (Гиппарх, Птолемей). Почему же до сих пор в учебниках астрономии не указывают точно число таких звёзд?
3.5. В августе 1596 г. немецкий астроном — любитель Давид Фабриций заметил в созвездии Кита звезду, которой раньше не было видно. Так была открыта первая физическая переменная звезда. В первом звёздном атласе «Уранометрия», вышедшем в свет в 1603 году, И. Байер обозначил её греческой буквой ο (омикрон). Позднее польский астроном Я. Гевелий назвал её Мирой (удивительной). А как называл и указывал на небе эту звезду сам Фабриций?
3.6. В созвездии Стрельца есть переменная звезда под номером V335. Существует ли в этом созвездии переменная звезда под номером V334?
3.7. Название рассеянного звёздного скопления Плеяды происходит от греческого слова «множество». Русское название этого скопления — Стожары, по одной из этимологий — Сто Звёзд. Однако невооружённым глазом в Плеядах видно всего 6–7 звёзд. Даже обладавший великолепным зрением Михаэль Мёстлин, друг и учитель Кеплера, видел только 11. Остальные же звёзды, а их заметно больше сотни, видны лишь в телескоп. Каким же образом наши предки, давая название этому скоплению, угадали многочисленность его населения?
3.8. Почему многочисленная группа физических переменных звёзд называется цефеидами?
3.9. В 1908–1912 гг. американский астроном Хенриетта Ливитт (1868–1921), изучая звёзды в Малом Магеллановом Облаке, обнаружила зависимость между светимостью переменных звёзд — цефеид и периодом изменения их блеска, давшую возможность определять расстояния до звёзд и галактик. Почему эта важнейшая закономерность была открыта по наблюдениям звёзд в Магеллановых Облаках, а не в нашей Галактике?
3.10. Эдмунд Галлей в 1718 г. сравнил координаты звёзд в современном ему каталоге с измерениями Гиппарха (II в. до н. э.), а также Аристилла и Тимохариса (III в. до н. э.), и обнаружил при этом три вида смещения звёзд:
1) смещение всех звёзд по эклиптической долготе, подтверждающее явление, обнаруженное Гиппархом;
2) незначительное смещение звёзд по эклиптической широте;
3) изменение широты Альдебарана, Сириуса и Арктура на десятки угловых минут.
Объясните произошедшие за два тысячелетия изменения координат звёзд, обнаруженные Галлеем.
3.11. Годичный параллакс — это максимальный угол, под которым со звезды виден радиус земной орбиты. Как определить эту величину, не покидая Земли?
3.12. Первые надёжные измерения звёздных параллаксов проделали В. Струве (а Лиры), Ф. В. Бессель (61 Лебедя) и Т. Гендерсон (а Кентавра). Какими критериями они пользовались при выборе для своих наблюдений именно этих звёзд?
3.13. Для определения расстояний до звёзд методом тригонометрического параллакса в качестве базиса используется диаметр земной орбиты. Возможно ли, находясь на Земле, использовать для этой цели больший базис?
3.14. В. Гершель в 1817 г. предложил метод предельных отверстий для приближённого определения расстояний до звёзд, который он считал правильным до конца жизни. Суть метода: два совершенно одинаковых телескопа наводятся на две разные звёзды; затем, закрывая постепенно объектив того телескопа, который наведён на более яркую звезду, легко «уравнять» видимый блеск обоих объектов. Гершель полагал, что квадраты расстояний до этих звёзд обратно пропорциональны площадям незакрытых частей объективов. В чём он ошибался?
3.15. Какой физический смысл имело понятие «звёздная величина» во времена Гиппарха (II в. до н. э.)?
3.16. В шкале звёздных величин, введённой древнегреческим астрономом Гиппархом (180–110 гг. до н. э.), освещённость, создаваемая на поверхности Земли звездой m-й звёздной величины примерно в 2,5 раза больше освещённости, создаваемой звездой (m+1)-й величины. Английский астроном Норман Погсон предложил в 1856 г. считать указанный коэффициент равным 2,512…, и это предложение было одобрено астрономическим сообществом. Почему было выбрано именно это число?
3.17. В. Гершель предположил, что если наблюдается тесная пара звёзд, то более яркая звезда из этой пары должна быть ближе к нам и, следовательно, иметь больший параллакс. Исходя из этого, он полагал, что угловое расстояние между компонентами такой звёздной пары будет изменяться с периодом, равным одному году. Но ожидаемый эффект не был найден. Какая неверная предпосылка лежала в основе рассуждений Гершеля?
3.18. В 1803 г. Вильям Гершель обнаружил орбитальное движение звёзд в двойных системах. Универсальность какого физического закона он доказал своим открытием?
3.19. В ночь с 20 на 21 августа 1885 г. в центре Туманности Андромеды появилась яркая оранжевая точка. Астрономы сначала приняли это за возгорание новорождённой звезды в недрах газовой туманности, каковой считалась тогда Туманность Андромеды. Известно даже, что Э. Хартвиг из обсерватории Дерптского университета (ныне г. Тарту, Эстония), первым обнаруживший эту вспышку, воскликнул: «В этой туманности уже есть центральное солнце!». У исследователей переменных звёзд объект получил обозначение S And. Значительно позже стало известно, что это была вспышка сверхновой. Учитывая, что расстояние до этой галактики 690 кпк, оцените, когда взорвалась звезда.
3.20. На спектрограммах яркого компонента звезды ζ Большой Медведицы (Мицар — А), полученных в 1887 и 1889 гг. в Гарварде, было замечено, что все спектральные линии периодически раздваиваются и вновь сливаются, возвращаясь к исходному состоянию через каждые 20,5 суток. Как было интерпретировано это явление?
3.21. В 1890 г. немецкий астроном Г. К. Фогель (1841–1907) открыл в спектре Спики (α Девы) периодическое смещение одиночных линий с периодом 4d. В 1896 г. подобное явление было открыто русским астрономом А. А. Белопольским (1854–1934) у Кастора (α Близнецов), период составил 3d. Чем объясняется это явление?
3.22. После открытия затменно-переменных и спектрально — двойных звёзд была высказана мысль, что могут существовать звёзды, у которых наблюдается оба признака переменности. Удалось ли обнаружить такие звёзды?
3.23. Исследуя спектр звезды δ Цефея, А. А. Белопольский обнаружил, что изменение лучевых скоростей происходит с периодом, равным периоду изменения блеска этой звезды. Прав ли был учёный, причислив на этом основании указанное светило к двойным звёздам?
3.24. В 1874 г. английский астроном Уильям Хёггинс впервые определил лучевые скорости газовых туманностей. По его измерениям, туманность Ориона удаляется от нас со скоростью 18 км/с.
Каково происхождение данной скорости в системе отсчёта, связанной с ближайшими к нам звёздами: отражение движения Солнца или движения самой туманности Ориона?
3.25. В середине XIX в. Г. Гельмгольц и У. Томсон предположили, что излучение звёзд происходит за счёт их гравитационного сжатия. Признана ли эта контракционная гипотеза в настоящее время?
3.26. Продолжительность импульса первого пульсара, открытого в Кембридже группой Э. Хьюиша, составляет всего 0,016 с, а период пульсаций, остающийся постоянным, — 1,3373011017 с. Как из этих данных был сделан вывод о том, что объект не является искусственным?
3.27. В 1796 г. французский учёный П. С. Лаплас (1749–1827), опираясь на закон всемирного тяготения Ньютона, сделал вывод, что во Вселенной могут существовать тёмные массивные объекты, которые не способны испускать свет из‑за своего очень сильного притяжения. Действительно ли возможно существование таких объектов и обнаружены ли они в настоящее время?
3.28. Как рассуждал В. Гершель, доказывая, что скопления звёзд не вызваны их случайной проекцией на определённые участки неба, а действительно являются областями повышенной плотности звёзд в пространстве?
3.29. Кто первым высказал предположение о том, что Млечный Путь представляет собой гигантское скопление звёзд, неразрешимое невооружённым глазом, и какой учёный первым доказал это путём телескопических наблюдений?
3.30. Древние китайцы называли Млечный Путь «Серебряной рекой». Почему излучение звёзд Млечного Пути сравнивалось ими с цветом серебра?
3.31. В. Гершель, используя предложенный им метод «звёздных черпков» — подсчёт звёзд в избранных площадках неба, — не только установил ограниченность Галактики в пространстве, но и сумел определить степень её сплюснутости. Какие свойства звёздного мира он постулировал, приступая к этому исследованию?
3.32. В первой половине ХХ в. наша Галактика, размеры которой были определены по расстоянию до далёких шаровых скоплений, считалась самой большой среди всех галактик. Однако в начале 1960–х она уже считалась «рядовой» по размеру галактикой. Что привело к такой переоценке взглядов астрономов?
