Александр Никонов - Астрономия на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям
Эллипс умеет показывать фокусы! Зеркало в виде половинки эллипса соберет падающие лучи в точку фокуса.
Понятно, что орбита планеты – это никакое не зеркало, это просто воображаемая линия, траектория движения и никаких лучей потому не собирает, и разговор о фокусе у нас тут чисто теоретический – просто для того, чтобы точнее обозначить ту точку внутри орбиты, вокруг которой происходит вращение планеты. Эта точка, в которой орбита концентрировала бы лучи, если бы она была зеркалом, как на рисунке выше.
То есть Земля, двигаясь по эллиптической орбите, то подлетает к Солнцу, находящемуся в точке F1, то удаляется от него. Вы, наверное, думаете, что, когда земной шар подлетает поближе к «печке», наступает лето, а когда улетает от обогревающей звезды подальше, получается зима? Идея красивая. Но неправильная! Если бы время года зависело от близости планеты к светилу, лето или зима наступали бы на всей планете одновременно. А у нас не так, у нас когда в северном полушарии лето, в южном зима. И наоборот.
Потому что зима и лето получаются по другой причине.
Дело в том, что Земля вращается «криво» – завалившись на бочок. Плоскость, в которой наша планета крутится вокруг Солнца, называется плоскостью эклиптики. Так вот, ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости эклиптики. Она завалена на 23,5 градуса.
Вот так, как на первом рисунке, наверное, могла бы быть направлена ось вращения планеты. И тогда не было бы смены времен года. Но планетка наша маленечко завалилась на бочок и вертится как на втором рисунке.
Кстати, все остальные планеты вращаются вокруг Солнца в той же самой плоскости эклиптики, что и наша Земля, а не вразнобой. Почему так получилось, мы разберемся позднее.
Планеты, наверное, могли бы вращаться вокруг Солнца так, как показано на первом рисунке. Но на самом деле они вращаются как на втором – в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики.
Ну а почему же меняются времена года?
А потому, что любая юла стремится сохранить свою ось вращения в пространстве, Земля ее и сохраняет. То есть она то поворачивается к звезде своей макушкой, то отворачивается от нее. Макушка – это северное полушарие. Когда оно повернуто к Солнышку, в северном полушарии лето. А когда Земля больше повернута к Солнцу своей «нижней» стороной, то есть южным полушарием, лето случается там.
Таким образом, у нас, в Северном полушарии, лето в июне, июле, августе, а в Южном полушарии лето в декабре, январе, феврале.
Из рисунка все ясно и без объяснений: повернулась Земля к Солнцу макушкой, значит, больше обогревается макушка, там лето. А если попку подставила, значит, на попке лето!
Между прочим, у разных планет разные наклоны оси вращения по отношению к плоскости эклиптики, но об этом мы поговорим, когда начнем рассказ о планетах, метеоритах, астероидах и кометах.
А сейчас нам нужно завершить самый общий обзор мироздания.
Итак, весь космос заполнен звездами, вокруг некоторых из которых болтаются планеты… А что такое «космос», кстати? Космос – это пустота. Мы привыкли, что нас окружает воздух. Но атмосфера – тонюсенький слой газа, который окружает нашу планету и которым мы дышим, – есть не у всех планет. На Луне, например, атмосферы нет, дышать там нечем. А некоторые планеты, напротив, состоят практически из одной атмосферы – это так называемые газовые гиганты – Юпитер, например. До сих пор неизвестно, есть ли у Юпитера твердое ядро.
Так вот, в космосе атмосферы нет. Там ничего нет!.. Правда, иногда, кроме звезд и планет, в космосе встречаются газовые туманности – облака очень разреженного газа, о чем мы также еще поговорим. В общем же и целом космос в межзвездных просторах пуст. Такое состояние называется вакуумом. Вакуум можно создать и на Земле, если из какого-нибудь сосуда полностью откачать воздух. Что в нем останется? Да ничего в нем не останется! Вот это ничего и «наполняет» всю Вселенную. (Это пока все, что вам нужно знать о вакууме. Потом мы присмотримся к пустоте поближе и поймем, что природа не терпит пустоты.)
Однако, звезды не рассыпаны по космической пустоте равномерно, как мак, замешанный в тесте. Они сгруппированы в особые скопления, которые именуются галактиками. Галактики бывают шарообразными, но чаще они плоско-спиральные и напоминают красивые вихри. Эти вихри – овеществленный след былой истории, истории возникновения нашего мира.
Одна из типичных спиральных галактик. «Развевающиеся» звездные «ленты» называют рукавами галактики.
Наша с вами галактика называется Млечный путь. Откуда такое название? Млечным путем окрестили выделяющуюся на ночном небе толстую полосу звезд. Она словно дорожка из молока, разлитая по черному небу. Это звездное сгущение – часть рукава нашей галактики, на который мы смотрим изнутри и видим его в виде звездно-млечной полосы. Поэтому и всю нашу галактику назвали Млечным путем. Все видимые нами на небе звезды принадлежат нашей галактике, а звезды других галактик мы невооруженным глазом видеть не можем, они слишком далеко. Мы можем видеть только сами галактики в виде пятнышек.
Фигурально выражаясь, звездная система, то есть звезда и кружащиеся вокруг нее планеты – это дом. Между квартирами в доме расстояния небольшие. А вот между домами – расстояния на порядок больше, чем между квартирами. Дома, как известно, объединяются в города. И между городами расстояния на порядок больше, чем между домами внутри одного города. Города в нашем примере – это галактики. Настоящие звездные города! Расстояния между ними много больше, чем расстояния между звездами в одной галактике.
Наш звездный город – Млечный путь – классическая спиральная галактика, типа той, что изображена на картинке выше. В нашей галактике 200 миллиардов звезд, а в диаметре она примерно квинтиллион километров… Но вообще-то астрономы не меряют космические расстояния километрами. Эта единица в силу своей малости у них не в ходу. Даже астрономические единицы, о которых мы говорили ранее, и то у них редко в обиходе встречаются: слишком уж мизерны. (Напомню: одна астрономическая единица – это 150 миллионов километров – расстояние от Земли до Солнца.) Астрономы меряют расстояния световыми годами и парсеками.
Световой год – это не единица времени, а именно расстояние – то, которое свет проходит за год. Как известно каждому мальчику и каждой девочке с самого младенчества, скорость света равна 300 000 км/сек. То есть если бы свет мог бегать по кругу, за секунду он пробежал бы вокруг Земли по экватору семь с половиной раз. Расстояние от Луны до Земли (384 тысячи км) свет преодолевает за чуть больше секунды. Расстояние от Солнца до Земли свет преодолевает за 8 минут. То есть мы видим Солнце таким, каким оно было 8 минут назад. А Луну – такой, какой она была секунду назад.
Представляете, какое огромное расстояние свет преодолевает за год! Не поленитесь, возьмите калькулятор и умножьте 300 тысяч километров в секунду на количество секунд в году – вот это и будет световой год: девять с половиной триллионов километров.
Самая близкая к Солнечной системе звезда – Проксима Центавра. До нее всего 4,2 световых года. Почти на таком же расстоянии – 4,3 с.г. – находится Альфа Центавра.
Еще одна единица космического расстояния – парсек. 1 парсек = 3,26 световых года. Почему такое некруглое число – 3,26? Почему не 10? Потому что само слово «парсек» – это сокращение от двух слов – «параллакс» и «секунда». Что такое секунда понятно, а параллакс – это кажущееся смещение. Парсеком называют такое расстояние, на котором кажущееся смещение звезды на небосклоне из-за движения Земли по орбите составляет 1 угловую секунду. Непонятно? Конечно, непонятно! Такое можно только по картинке понять.
Сейчас разберемся, без паники!.. Вы, я надеюсь, знаете, что углы измеряются в градусах, как и температура? Только градусы там другие – угловые. Так называемый прямой угол – например, угол между двумя стенками в квартире – равен 90 градусам. Один градус делится на 60 угловых минут. А одна угловая минута – на 60 угловых секунд. Угол в одну секунду такой тоненький, что его и глазом не разглядишь.
Итак, смотрим… Большинство звезд такие далекие, что кажутся нам прибитыми к какому-то небесному экрану. А вот одна звездочка расположена близко. И из-за того, что Земля крутится вокруг Солнца, ее видимое положение на небесном экране меняется – звездочка как бы описывает на небе крохотный кружочек: зимой мы видим ее в одном месте, летом в другом. Размеры этого кружочка зависят от близости к нам звезды. Если угловой размер этого смещения равен одной секунде, значит звезда находится на расстоянии 1 парсека от нас.
