Содержание

Солнечная система своими руками, 5 идей с мастер-классами

Перед началом изготовления макета солнечной системы ознакомьтесь с расположением планет, изучите их окраску и размер. В этой статье мы рассмотрим: как сделать наглядное пособие солнечной системы своими руками.

Чтобы с лёгкостью запомнить название планет существуют специальные запоминалки. Например: Маша Веником Землю Мела, Юра Сидел У Норы Паука – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

Карта неба

Вам понадобится: картонная основа для макета, акриловые краски чёрного, фиолетового, синего и серебряного цвета, кисточки, листы бумаги формата А4, гофрированная бумага жёлтого и оранжевого цвета, ножницы, клей, гуашь, вода, жидкое мыло, коктейльная трубочка, белая скорлупа яйца, верёвочка для подвешивания.

Мастер-класс

  1. Покрасьте картонную основу макета чёрной акриловой краской.
  2. Сделайте набрызги синей, фиолетовой и серебристой акриловой краской.
  3. Нарисуйте орбиты планет серебристой краской.
  4. Сделайте диск солнца «торцеванием» — нарежьте гофрированную бумагу на мелкие кусочки, затем приклейте их плотно друг к другу, так чтобы они были приподняты вверх.
  5. Раскрасьте гуашью листы бумаги в цвет планет.
  6. Чтобы сделать кратеры и пятнистую поверхность для некоторых планет, налейте в тарелку гуашь, воду и жидкое мыло. Возьмите коктейльную трубочку, выдуйте пузыри и перенесите их на бумагу.
  7. Дождитесь, пока бумага высохнет, затем вырежьте планеты.
  8. Приклейте скорлупу в качестве льдин на Плутон.
  9. Приклейте планеты по порядку к макету.
  10. Прикрепите верёвку для дальнейшего подвешивания.

Карта неба готова! Рекомендую к просмотру данное видео!

Солнечная система из пряжи

Вам понадобится: ватман, краски синего, чёрного и белого цвета, пряжа (толстые нитки) разных цветов, воздушные шары, вода, клей пва, ножницы.

Мастер-класс

  1. Раскрасьте ватман синей краской, дождитесь, пока она высохнет, затем нанесите чёрный слой.
  2. Сделайте набрызги белой краской.
  3. Смешайте клей с водой в пропорции 1:1.
  4. Поместите пряжу в клеевой раствор и оставьте на 30 минут для хорошей пропитки.
  5. Надуйте шары.
  6. Обмотайте шары пряжей в хаотичном направлении. Подробный мастер-класс о том, как сделать шар из ниток, описан здесь.
  7. Подвесьте шары и оставьте на несколько часов для полного высыхания.
  8. Лопните шары, затем достаньте их.
  9. Приклейте нитяные шары к ватману.

Солнечная система из пряжи готова!

Оригинальная солнечная система

Вам понадобится: бумага для создания шара, картонный ватман, акриловые краски синего, жёлтого и серебристого цвета, жёлтый картон, ножницы, клеевой пистолет, ёлочные игрушки, клеевой пистолет.

Мастер-класс

  1. Покрасьте ватман синей краской, а когда высохнет, вырежьте круг.
  2. Сделайте шар из папье-маше, затем окрасьте в жёлтый цвет.
  3. Нарисуйте орбиты планет.
  4. Прорежьте в центре синего круга небольшой круг.
  5. Вырежьте лучики солнца и приклейте их.
  6. Приклейте ёлочные игрушки в качестве планет.
  7. Вырежьте несколько звёздочек, затем приклейте их.
  8. Прикрепите шар папье-маше в центр круга.

Оригинальная солнечная система готова! Преимущество такой поделки в том, что её можно крутить как юлу. Идея ещё одной замечательной поделки показана в этом видео!

Планеты солнечной системы

Вам понадобится: 8 воздушных шаров, газеты, картон, бумага, вода, крахмал, акриловые краски, кисти, грунтовка, лак, ножницы, губка, иголка.

Мастер-класс

  1. Надуйте шары в масштабе планет.
  2. Сделайте клейстер таким способом: 3 ст.л крахмала смешайте с половинкой стакана холодной воды. Добавьте 2 стакана кипятка, тщательно перемешайте и дождитесь остывания.
  3. Подготовьте газетные полоски, затем окуните их в клейстер и обклейте в 3 слоя каждый шар по принципу папье-маше, не забывайте о том, что каждый слой перед нанесением следующего должен высохнуть.
  4. Когда все 3 слоя бумаги просохли, проткните шары иголкой, аккуратно вытащите их, а отверстия заклейте полосами бумаги.
  5. Покройте планеты грунтовкой и дождитесь полного высыхания.
  6. Покрасьте планеты в несколько слоёв, используя губку и дождитесь, полного высыхания.
  7. Покройте планеты лаком.
  8. Сделайте круг из картона и приклейте на Сатурн.

Планеты солнечной системы в технике папье-маше готовы!

Подвижная модель солнечной системы

Вам понадобится: шарики из пенопласта диаметром – 12,7; 10,2; 7,6; 6,4; 5,1; 3,8; 3,2 см, (потребуется по 2 шара диаметром 3,8; 3,2 см), лист пенопласта 12,7 х 12,7 см толщиной 1,3 см (для колец Сатурна), акриловые краски оранжевого, красного, жёлтого, зелёного, синего, светло-голубого, бирюзового, чёрного и белого цвета, клей, деревянная стержень длинной 76 см для крепления планет, прозрачная леска, миска, чайная ложка, ножницы, канцелярский ножик, кисточка, вода, деревянные палочки.

Мастер-класс

  1. Воткните в каждый шарик по палочке до середины.
  2. Разместите шары в таком порядке – 12,7; 3,2; 3,8; 3,8; 3,2; 10,2; 7,6; 6,4; 5,1 см.
  3. Вырежьте кольца Сатурна таким способом: возьмите лист пенопласта и обведите миску карандашом, затем нарисуйте внутреннее кольцо и вырежьте их канцелярским ножиком.
  4. Сгладьте края колец чайной ложкой.
  5. Покрасьте деревянный стержень чёрной краской.
  6. Покрасьте планеты и поставьте их в банку для полного высыхания.
  7. Нанесите клей на край Сатурна и оденьте кольцо.
  8. Отрежьте нити для каждой планеты разного диаметра и на конце каждой завяжите узелок.
  9. Вытащите шпажки с планет и приклейте узелок в отверстие от шпажки.
  10. Привяжите нити с планетами к деревянной основе.

Подвижная модель солнечной системы готова! Рекомендую к просмотру фото-галерею идей солнечной системы сделанной своими руками!

По порядку все планеты
Назовёт любой из нас:
Раз — Меркурий,
Два — Венера,
Три — Земля,
Четыре — Марс.
Пять — Юпитер,
Шесть — Сатурн,
Семь — Уран,
За ним — Нептун.
Он восьмым идёт по счёту.
А за ним уже, потом,
И девятая планета

Под названием Плутон.

Лучшие фотографии каждой планеты нашей Солнечной системы (10 фото) | Блог

Наука не стоит на месте и к окраинам нашей солнечной системы мчатся спутники, которые помогут нам рассмотреть, как же выглядят на самом деле планеты вращающиеся вокруг Солнца. В этой статье собраны самые лучшие фотографии каждой планеты нашей солнечной системы. Приятного просмотра.

 

Меркурий

Полученный с космического аппарата NASA «Messenger», это – самый лучший когда-либо сделанный снимок Меркурия. Он был скомпилирован совсем недавно, 22 февраля 2013 года.

 

Венера

Это чуть более старый снимок – с миссии «Magellan» 1996 года. Он был на орбите с 1989 года, но это один из лучших снимков, сделанных им за всё время полёта. Тёмные точки по всей поверхности планеты – это следы метеоритов, а большая светлая часть в центре – это Ovda Regio, массивный горный хребет.

 

Земля

40 лет спустя после публикации знаменитого снимка «Голубого шара», который показал, как выглядит наша планета из космоса, NASA выпустило эту обновлённую версию, сфотографированную спутником «Suomi NPP».

 

Марс

В случае с Марсом нам следует вернуться назад в 1980 год. Недавние успехи в исследовании Марса дали нам множество сверхдетальных снимков этой планеты, но все они сделаны с близкого расстояния или теперь уже вовсе с поверхности. А этот снимок опять же в виде «Мраморного шарика» — один из лучших за всю историю Красной планеты. Это мозаичное изображение, полученное с орбитального модуля «Viking 1». Трещина в середине – это Valles Marineris, огромный каньон, идущий вдоль экватора планеты, один из крупнейших в нашей солнечной системе.

 

Юпитер

Лучший снимок Юпитер был получен, хотите верьте, хотите нет, с пролетающего мимо зонда Cassini в ноябре 2003 года, который летел собственно говоря к Сатурну. Что интересно, всё что вы здесь видите, на самом деле является облаком, а не поверхностью самой планеты. Белые и бронзовые кольца – это разные типы облачного покрова. Этот снимок выделяется тем, что эти цвета очень близки к тому, что на самом деле увидел бы человеческий глаз.

 

Сатурн

А когда зонд «Cassini» наконец-таки достиг точки своего назначения, он сделал эти экстраординарные снимки Сатурна и его лун. Эта фотография была скомпилирована из снимков, сделанных во время равноденствия Сатурна в июле 2008 года, мозаики из 30 изображений, снятых на протяжении двух часов.

 

Уран

Бедный Уран. В 1986 году, когда «Voyager 2» прошёл мимо первого «ледяного гиганта» на своём пути за пределы Солнечной системы, он выглядел не более чем зелёно-голубая сфера без каких-либо особых примет. Причиной этому были метановые облака, которые составляют верхний слой замороженной газовой атмосферы этой планеты. Существует мнение, что где-то под ними существуют и водяные облака, но точно этого сказать не может никто.

 

Нептун

Последняя планета, которая является планетой с точки зрения учёных, Нептун был открыт только в 1846 году, и даже тогда он был открыт благодаря математическим расчётам, а не наблюдениям – изменения в орбите Урана привели астронома Алексиса Бувара к предположению, что за ним находится ещё одна планета. И этот снимок не очень качественный, потому что Нептун посещался всего один раз, зондом «Voyager 2» в 1989 году. Сложно представить что на самом деле происходит на этой планете – температура на ней чуть выше абсолютного нуля, на нём дуют самые сильные ветры в Солнечной системе (до 2 тысяч километров в час), и мы имеем крайне смутное представление, как эта планета вообще сформировалась и существует.

 

Плутон

Плутон с недавнего времени является «карликовой», а не обычной планетой. Но мы не можем оставить его без внимания, особенно по той причине, что это последнее крупное небесное тело в нашей солнечной системе. В этом году космический аппарат New Horizons открыл нам глаза на один из самых загадочных объектов солнечной системы. Мы наконец-то смогли увидеть как Плутон выглядит на самом деле. New Horizons сделал данную фотографию на расстоянии 766 000 километров от поверхности Плутона. Благодаря полученным от космического аппарата фотографиям, на которых можно отметить и гористые местности планеты, и ледяные равнины, и глубокие каньоны, ученые могут больше узнать о происхождении Плутона. Что интересно, многие открытия в отношении этой карликовой планеты человечеству только предстоит узнать. Дело в том, что аппарат New Horizons отправил на Землю всего 1-2 процента от собранных на данных момент данных. Но даже эти снимки весьма впечатляют.

По материалам сайта fishki.net

Жизнь Солнечной системы - ЗНАНИЕ-СИЛА

Нам выпало наблюдать Солнечную систему на протяжении лишь краткого мига из её долгой истории. Однако это не означает, что прошлое и будущее наших ближайших окрестностей сокрыты от нас. Мы можем узнать прошлое, изучая сохранившиеся вокруг нас реликты эпохи рождения Солнечной системы, и заглянуть в будущее, используя научное предвидение. В лекции будут рассмотрены основные этапы формирования Солнечной системы и возможные варианты завершения её истории.
Об этом и многом другом рассказал Дмитрий Вибе, профессор РАН, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН.

Лекция состоялась 29 сентября 2016 года

Давайте начнем наш разговор. Что такое жизнь Солнечной системы, о чем я постараюсь сегодня говорить? Дело в том, что практически все процессы, которые происходят в космосе, происходят очень долго. В подавляющем большинстве случаев у нас нет возможности наблюдать эти процессы в развитии. И когда мы смотрим хоть на Солнечную систему, хоть на звездное небо, нам может показаться, что все застыло, никаких изменений нет, текущий порядок сохраняется на протяжении вечности, но на самом деле это не так. Используя разные косвенные сведения, мы можем даже по этому мгновенному снимку определить в интересующем нас объекте, какие события происходили в прошлом, какие события будут в нем происходить в будущем. И из всех многочисленнейших объектов ближнего и дальнего космоса, естественно, особый интерес вызывает у нас Солнечная система. Почему Солнечная система? Во-первых, мы тут живем. Это наш дом, это ближайшее наше окружение. И нам, конечно, интересно знать, как появилось это окружение, и, конечно, нам интересно знать, что с ним случится в дальнейшем.

Теперь мы знаем, что планетных систем во Вселенной великое множество, и наша Солнечная система далеко не единственная среди этих планетных систем. Нас может заинтересовать, как живут и другие планетные системы. Но и здесь, естественно, Солнечная система занимает приоритетное положение, поскольку это единственная планетная система, где мы можем проводить детальные исследования, где мы можем детально исследовать теперешнее положение планет, малых тел Солнечной системы, где мы можем проводить непосредственный химический анализ. И поэтому, несмотря на то, что количество известных планетных систем сейчас измеряется уже тысячами, несмотря на все это, Солнечная система изучена неизмеримо лучше, чем все остальные планетные системы. Это совершенно не означает, что Солнечная система типична, но, естественно, в первую очередь мы исследуем те объекты, о которых у нас есть очень много данных.

Прежде чем я начну говорить о жизни Солнечной системы, давайте несколько слов скажем о том, как Солнечная система выглядит в настоящий момент, как выглядит тот мгновенный снимок, от которого нам надо отталкиваться, отправляясь мысленно в далекое прошлое или далекое будущее.

Солнечная система получила свое название от Солнца, от ближайшей к нам звезды, от самого массивного тела в Солнечной системе, главного нашего источника тепла, света, вообще энергии. Солнце — довольно-таки средненькая звезда, но по меркам нашей Вселенной она далеко не самая типичная. Иногда говорят, что Солнце — это типичная звезда, но это не так. Типичная звезда нашей Вселенной — это так называемый красный карлик, звезда очень тусклая, маленькая и холодная по сравнению с Солнцем. Но и Солнце по массе и светимости ничего выдающегося из себя не представляет. Солнце имеет массу порядка 2 на 10 в 33 степени граммов, вращается с периодом 27 суток, по химическому составу Солнце состоит практически исключительно из водорода и гелия. Водорода по массе 73%, гелия 25%, на долю всех остальных элементов таблицы Менделеева приходится 2%, а то и меньше. Возраст Солнца не так давно был определен независимыми методами и равен он 4,7 миллиарда лет. Это означает, что Солнце прошло примерно половину своего жизненного пути, поскольку звезды с такой массой живут примерно 10 миллиардов лет.f

Вокруг Солнца вращаются 8 планет. До 2006 года их было 9, теперь их 8, это не значит, что одна планета куда-то улетела, просто Плутон в 2006 году решением Международного астрономического союза был лишен планетного статуса. Итак, 8 планет, которые вращаются вокруг Солнца почти по круговым орбитам. Во-первых, как мы знаем со времен Кеплера, орбиты планет являются эллипсами, то есть они вытянуты, и поэтому имеет смысл говорить не о радиусе планетной орбиты, а о большой полуоси (это половина вот этого большого измерения эллипса). Но по вытянутости планетные орбиты очень мало от окружности отличаются. Вот здесь указаны эксцентриситеты орбит: они варьируются от почти 0 у Венеры до величины порядка 0,2 у Меркурия. Вот здесь показан эллипс с эксцентриситетом примерно Меркурианской орбиты 0,2. И, в общем, я думаю, что если бы вам одну эту картинку показали, вы бы не очень сильно вытянутость этой орбиты заметили. Орбиты становятся заметно вытянутыми уже при значениях эксцентриситета порядка 0,3, 0,4 и больше.

Еще одна важная характеристика планетных орбит – это их наклонение к плоскости земной орбиты, плоскости эклиптики. Углы между орбитами других планет и Земной орбитой очень маленькие. Они варьируются от 0 (это земная орбита) до примерно 7 градусов (это наклонение орбиты Меркурия). Обратите внимание, что у Меркурия самый большой эксцентриситет 0,2 и самое большое значение наклонения. Меркурий маленький, его любой может обидеть, и планеты его движение существенно возмущают, поэтому он и по наклоненной орбите вращается, и по самой вытянутой.

По своим физическим характеристикам планеты отличаются друг от друга гораздо сильнее. Внутри Солнечной системы находятся планеты с высокой плотностью. Это каменистые планеты, так называемые планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс). На больших расстояниях от Солнца вращаются планеты-гиганты, в том числе самая большая планета Солнечной системы Юпитер. Планеты-гиганты отличаются от планет земной группы существенно меньшей плотностью. Плотность Сатурна (самая маленькая плотность планеты Солнечной системы) 0,7 грамма на кубический сантиметр, меньше плотности воды. В популярных книгах любят писать, что если бы Сатурн опустили в воду, он бы плавал. Как себе это представляют авторы, я сказать затрудняюсь.

Еще одно важное отличие планет земной группы и планет-гигантов — это наличие или отсутствие спутников. У планет земной группы спутников либо нет вообще, либо их очень мало. У планет-гигантов количество спутников, даже количество известных спутников исчисляется десятками, и, кроме того, у всех планет-гигантов есть кольца. Самые заметные кольца у Сатурна, но, тем не менее, кольца есть и у других планет-гигантов. На этой картинке показано, как соотносятся между собой массы планет земной группы и планет-гигантов. Планеты-гиганты существенно более массивны, чем планеты земной группы. Интересно, что на границах между планетами земной группы и планетами-гигантами и с внешней стороны планет-гигантов располагаются вот такие тела очень маленькой массы, о которых у нас разговор пойдет дальше.

Планеты земной группы, хотя и формируют единое семейство, на самом деле очень сильно друг от друга отличаются. У каждой из планет земной группы есть какая-то своя фишка. У Меркурия это очень высокая плотность, которая говорит о том, что у него очень мощное железное ядро, то есть он в значительной степени состоит из железного ядра с относительно тонкой внешней корой. Фишка Венеры — это ее чудовищная атмосфера, которая окутывает ее очень толстой пеленой, из-за чего на поверхности очень высокая температура, порядка 700 градусов Кельвина, и очень высокое давление. Из всех планет именно Венера является самым горячим телом, а вовсе не Меркурий, который ближе к Солнцу и, казалось бы, должен быть более теплым.

Можно подумать самонадеянно, что фишка Земли — это мы, но с точки зрения астрономии на самом деле фишка Земли — это Луна. Это очень необычный спутник, спутник, масса и размер которого сопоставимы с массой самой планеты. Других таких спутников в Солнечной системе нет, и, в общем, до сих пор не очень понятно, откуда Луна у Земли появилась. И, наконец, Марс. Его особенность, во-первых, состоит в том, что когда-то на Марсе была вода, а потом она куда-то подевалась. Еще одна особенность Марса состоит в том, что у него очень разнообразный рельеф северного и южного полушарий. Северное полушарие Марса очень гладкое и лишено какого-то значительного рельефа, южное полушарие Марса обладает существенно более гористым рельефом и существенно большим количеством кратеров. Тоже это какую-то информацию о прошлом Марса несет.

К сожалению, у нас есть возможность детально исследовать химический состав только одного небесного тела из числа планет Солнечной системы, да и в этом небесном теле нам доступна для исследования только самая внешняя оболочка — это Земля и земная кора. В земной коре самым распространенным элементом является кислород, на его долю приходится половина массы земной коры, дальше идут кремний и алюминий. Это, в общем, самые распространенные на Земле оксиды. Оксид кремния — это кварц, оксид алюминия — это глина. Вот это основные составляющие земной коры. Вглубь нам проникнуть достаточно сложно, поэтому общий химический состав Земли — это уже плод некоторых выводов. А согласно этим выводам самый распространенный в целом по массе элемент в составе Земли — это железо. Из-за этого у нас есть мощное железное ядро, обеспечивающее нам наличие магнитного поля. Ну и дальше идут все те же кислород, кремний; алюминий, правда, тут уезжает существенно вниз.

У нас нет возможности определять в деталях химический состав других планет, поэтому мы предполагаем, что он в целом не отличается концептуально от химического состава Земли, но, возможно, с некоторыми нюансами. Я уже говорил, что, возможно, существенно более богат железом в целом Меркурий. Несколько более богата серой, чем другие планеты, Венера. Но в целом это должен быть тот же химический состав, что и у Земли: кислород, железо, кремний, алюминий.

Планеты-гиганты тоже, в общем-то, несмотря на принадлежность к одной группе довольно сильно отличаются друг от друга, они разделяются на две заметные группы. Это Юпитер и Сатурн — реально большие планеты. И существенно поменьше — это Уран и Нептун. Вероятно, это отличие в массах и размерах проявляется и в отличии внутренней структуры. Основным составным элементом Юпитера и Сатурна являются их газовые оболочки, и эти газовые оболочки уже по своему химическому составу ближе к Солнцу, чем к планетам земной группы. Основными составными элементами планет-гигантов являются водород и гелий. Помимо водорода и гелия в их состав входят другие газы, в Сатурне и Юпитере преимущественно в газообразном состоянии, у Урана и Нептуна преимущественно в замерзшем состоянии. Но это газы тоже простые и понятные, это молекулы аммиака, вода, метан, ну и возможны некоторые другие.

Между планетами земной группы и планетами-гигантами располагается пояс астероидов. Собрание тел разного размера, которое в свое время считалось остатками еще одной планеты Солнечной системы, которая существовала, но потом по причинам разной степени фантастичности распалась. Однако, если мы посчитаем полную массу всех астероидов, а их известно сейчас более 700 тысяч, то мы получим, что если даже мы соберем вместе все астероиды, то мы все равно не получим полноценную планету. Их суммарная масса равна всего 0,0006 массы Земли. И треть этой массы и так собрана в одно тело, в самый крупный астероид главного пояса Цереру.

Вот так выглядят орбиты астероидов. Вот это орбита Марса, это орбита Юпитера, в основном астероиды сосредоточены ме6жду орбитами Марса и Юпитера, но есть некоторое количество астероидов внутри марсианской орбиты. Есть вот такие две интересные группы астероидов: греки и троянцы, которые обращаются вокруг Солнца по той же орбите, что и Юпитер. В общем, вот этой вот мелочевки достаточно много везде в Солнечной системе, но основная масса сосредоточена в Главном поясе астероидов.

Это большие полуоси орбит, сосредоточены они в основном между двумя и тремя астрономическими единицами. Астрономическая единица — это среднее расстояние от Солнца до Земли. Астероиды в среднем в 2-3 раза дальше от Солнца, чем Земля. Эксцентриситеты. Тут, к сожалению, из-за нерезкости почти ничего не видно, вам придется мне верить на слово, что эксцентриситеты заключены в диапазоне 0,1-0,2. Это означает, что орбиты астероидов вытянуты, но не слишком. Они тоже не очень сильно отличаются от окружностей. Наклонения орбит в основном у астероидов не превышают 10 градусов. То есть астероиды главного пояса обращаются вокруг Солнца примерно по тем же орбитам, что и большие планеты.

Интересный для ученого, но, наверное, скучноватый на вид график распределения астероидов по размерам. Здесь отложено количество астероидов, здесь их размер. Подавляющее количество астероидов — это тела размером 1 километр и меньше. Мы, естественно, преимущественно наблюдаем крупные астероиды, но большая часть по количеству астероидов — это километровые тела.

Здесь есть очень интересный элемент этого распределения — наклон этой линии меняется в районе размера около 100 километров. То есть астероиды размером больше 100 километров и с размером меньше 100 километров по размерам распределены немного по-разному. С точки зрения эволюции это означает, что вот это распределение и вот это распределение являются следствиями различных процессов. И предполагается, что вот это распределение осталось от тех времен, когда формировалась Солнечная система, в том числе формировались астероиды. А вот это вот чуть более пологое распределение — уже результат последующих столкновений между астероидами. Астероиды сталкивались и продолжают сталкиваться друг с другом, дробятся, и в результате возникает вот это вот уже их распределение по размерам.

По химическому составу астероиды делятся на несколько классов, из которых наиболее крупные классы это класс С — астероиды со значительным содержанием углерода, астероиды Sкласса (здесь S можно расшифровывать как первую букву латинского обозначения кремния, а можно расшифровывать как первую букву слова «stone» — камень, то есть каменный астероид). В общем, это тоже каменные астероиды, но уже с преобладанием соединений кремния. И еще астероиды М класса. Это астероиды металлические, не просто металлические, железные астероиды.

Почему возникает такое разделение. Оно могло возникнуть в результате того, что самые крупные астероиды на заре формирования Солнечной системы испытывали дифференциацию. Что означает дифференциация? Это означает, что у самых крупных астероидов, размером 500 километров и больше, выделяется железное ядро как у больших планет и каменистая оболочка. Чтобы происходил такой процесс, астероид на раннем этапе своей эволюции должен был нагреваться до высокой температуры, до температуры плавления железа. Источником этого нагрева, скорее всего, был распад радиоактивного изотопа алюминия. Алюминия-26. Почему? Потому что сейчас мы видим в этих телах избыток продуктов распада алюминия-26, магния-26. Откуда в астероидах появился алюминий-26, я скажу чуть позже, но сейчас важно запомнить, что он обеспечил крупным телам первичный разогрев, из-за чего их недра плавились, тяжелое железо опускалось к центру астероида (формировало там железное ядро), а вокруг образовывалась каменистая оболочка. Последующие столкновения этих астероидов приводили к их разрушению, и их осколки разного химического состава разлетались по всей Солнечной системе.

За орбитой Нептуна (самой последней планетой Солнечной системы) располагается еще один пояс астероидов, который называется пояс Койпера. Он был открыт в 1992 году, и именно это открытие послужило поводом в конечном итоге к лишению Плутона планетного статуса. Но окончательным поводом для этого события стало открытие вот этого вот транснептунового астероида, который называется Эрида. Эрида по своим размерам либо равна Плутону, либо даже его превосходит. И когда в 2003 году этот астероид был открыт, стало ясно, что если мы называем планетой Плутон, мы должны и Эриду называть планетой, а может быть, потом мы будем открывать и дополнительные тела такого же размера, и количество планет в Солнечной системе может очень сильно увеличиться. И вот чтобы этого не произошло, Международный астрономический союз на самом деле не принимал решение о том, что Плутон лишается планетного статуса с лишением всех привилегий и ломанием сабли над головой. Международный астрономический союз принял формальное определение того, что такое планета. И Плутон этому определению не удовлетворяет.

Почему это было сделано — потому что к этому времени стало ясно, что Плутон — это не настоящая планета Солнечной системы, это может быть самый крупный астероид пояса Койпера, может быть один из самых крупных астероидов пояса Койпера, но он один из многих. И поэтому присваивать ему планетный статус, в общем, не очень разумно.

Пояс Койпера делится на 3 основные группы. Это классический пояс Койпера (вот здесь он показан синим цветом). Так выглядели бы орбиты пояса Койпера, если бы мы смотрели на Солнечную систему сверху. Классический пояс Койпера обращается вокруг Солнца также по примерно круговым орбитам и также по орбитам с небольшими наклонениями. То есть это как бы продолжение основного распределения вещества в Солнечной системе. Классический пояс Койпреа довольно резко заканчивается на 50 астрономических единицах, и это, вероятно, граница того вещества, из которого некогда сформировалась Солнечная система. То есть, то вещество, из которого сформировалась Солнечная система, почему-то резко заканчивалось на 50 астрономических единицах.

Рассеянный и резонансный пояса Койпера сформированы телами, которые обращаются вокруг Солнца уже по существенно более вытянутым орбитам и с большими наклонениями, которые на самом деле могут достигать и 90 градусов. Сейчас предполагается, что это те же тела, которые в свое время входили в классический пояс Койпера, но потом испытали возмущающее действие планет-гигантов, в первую очередь, ближайшего к ним Нептуна, и вот это взаимодействие выбросило их на другие орбиты.

В начале двухтысячных годов стало ясно, что поясом Койпера Солнечная система не заканчивается. Был открыт сначала астероид Седна. Потом было открыто еще несколько похожих тел. Седна даже в перигелии, то есть в ближайшей к Солнцу точке орбиты не приближается к центру Солнечной системы ближе, чем на 76 астрономических единиц. Это слишком далеко, чтобы она могла когда-то испытать гравитационное воздействие Нептуна. Она на эту орбиту (вот это орбита Плутона розовеньким показана, а это орбита Седны) должна была попасть по каким-то другим причинам. Что это за причины, вопрос тоже пока открытый.

И, наконец, потенциально самые далекие тела Солнечной системы — это кометы. Вообще кометы делятся на две большие группы. Это кометы короткопериодические и кометы долгопериодические. Короткопериодические кометы — это тела фактически внутренней части Солнечной системы. Они вращаются по орбитам с периодами, иногда не превышающими нескольких лет, а вот долгопериодические кометы — это особая песня. Это тела, которые обращаются вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам, по орбитам, самые далекие точки которых — афелии — находятся от Солнца на расстоянии в десятки тысяч астрономических единиц. То есть за время жизни человеческой у нас фактически была однократная возможность наблюдения таких комет. Они один раз пролетели мимо Солнца на нашей памяти, потом улетели в какие-то свои далекие бездны уже почти межзвездного пространства. Должны вернуться через несколько десятков тысяч лет. Но жить в эту пору прекрасную уж не придется ни мне, ни тебе.

Откуда они прилетают? Нидерландский астроном Ян Оорт предположил, что на огромных расстояниях Солнечная система окружена гигантским облаком, состоящим из кометных ядер. Кометы вращаются вокруг Солнца по орбитам с большими полуосями порядка десятков тысяч астрономических единиц. Время от времени по каким-то причинам некоторые из этих тел уходят со своих орбит, круговых орбит, на сильно вытянутые орбиты, и направляются в центр Солнечной системы, и там мы их начинаем наблюдать. Облако Оорта (как называется это предполагаемое кометное облако) является чисто гипотетическим объектом, никто его никогда не видел, но откуда-то кометы к нам действительно прилетают. Может быть каким-то реликтом облака Орта является Седна. Может быть, она откуда-то оттуда к нам прилетела.

Таковы основные особенности строения Солнечной системы, и если мы начинаем говорить о ее жизни, начинаем мы, естественно, с рождения. Описывая рождение Солнечной системы, мы должны получить каким-то образом вот такую вот ее сегодняшнюю структуру. Основное свойство Солнечной системы, которое всегда обращало на себя внимание исследователей (точнее таких свойств два). Первое свойство — это схожесть Солнца и планет. Схожесть заключается в том, что и Солнце, и планеты вращаются в одну и ту же сторону и примерно в одной и той же плоскости. Различия между положениями осей Солнца и планет не превышают нескольких градусов. Это как будто бы указывает на единство процессов образования Солнца и Солнечной системы.

Однако между Солнцем и планетами существует важное отличие. Это отличие в моменте импульса. Или как его часто в астрономии принято называть — угловом моменте. Угловой момент — это, как мы все знаем из школьного курса физики, произведение массы тела на скорость его вращения и на радиус вращения. Так вот если масса Солнечной системы вся сосредоточена в Солнце, то момент импульса Солнечной системы весь сосредоточен в планетах. Солнце и планеты вращаются с существенно разными скоростями. Солнце вращается существенно медленнее, чем планеты. И это очень долгое время казалось указанием на то, что Солнце и планеты имеют разное происхождение.

Разное происхождение Солнца и планет с XVIIIвека и до двадцатых годов XXвека было принято объяснять в рамках, так называемой, приливной гипотезы. Согласно этой гипотезе, Солнце образовалось сначала, никакой планетной системы у него не было. Но потом Солнце испытало катастрофическое взаимодействие с каким-то другим телом, например, с пролетавшей мимо звездой, и эта звезда вытянула Солнце, и вот эта вытянутость от Солнца оторвалась, разбилась на отдельные фрагменты, и из этих фрагментов сформировались далее планеты.

Как я уже сказал, до двадцатых годов ХХ века эта гипотеза рассматривалась. Но потом появились модели внутреннего строения Солнца. Стало ясно, что Солнце внутри очень горячее, и даже если бы мимо Солнца пролетела какая-то звезда и вырвала из него какое-то количество вещества, это вещество бы имело колоссальную температуру в десятки тысяч, а может быть и в миллионы градусов, конечно, никакой конденсации не было бы. Это раскаленное вещество просто разлетелось бы по окружающему пространству, и никакая планетная система не была бы сформирована.

Поэтому сейчас рассматривается только альтернативная гипотеза, высказанная, впервые тоже в XVIII веке. Это так называемая гипотеза Канта-Лапласа, согласно которой Солнце и планеты имеют единое общее происхождение, и родились они в некогда существовавшем, возникшем по каким-то причинам газопылевом диске. Эта модель была детально разработана нашим соотечественником Виктором Сергеевичем Сафроновым, который считается сейчас в мире основоположником или одним из основоположников наших современных представлений о формировании планетных систем вообще и Солнечной системы в частности.

Итак, что в чем заключается гипотеза Сафронова. Она заключается в том, что изначально мы имели диск, который вращался вокруг формирующегося Солнца и состоял преимущественно из газа с небольшой примесью пыли. Пылинки сталкивались между собой, слипались, увеличивались в размерах, увеличивались в массе. Сначала это были маленькие агрегаты, потом постепенно они выросли до километровых размеров. Если раньше они слипались благодаря физическому взаимодействию друг с другом, то, когда они выросли до километровых размеров, их начала соединять уже гравитация, и в конечном итоге все твердое вещество во внутренней части Солнечной системы собралось в четыре планеты земной группы. Почему только твердое вещество — потому что вблизи Солнца температура была достаточно высока (Солнце нагревало газ и выметало его своим увеличивающимся давлением излучения на периферию Солнечной системы). Поэтому внутренние планеты Солнечной системы — это планеты исключительно каменные. На больших расстояниях от Солнца газ сохранялся, и поэтому на первоначально сформировавшиеся каменные ядра гравитация притягивала также и газ — мы получили там планеты-гиганты. Исследование химического состава Земли и других планет показывало, что Земля сформировалась за период менее 100 миллионов лет, Марс сформировался гораздо быстрее — порядка 5 миллионов лет. О причинах этого мы тоже поговорим чуть позже.

Ну и вот такая получилась общая картинка формирования Солнечной системы. Мы начинаем с межзвездного облака, под действием гравитации оно начинает сжиматься, раскручивается, превращается в протопланетный диск, твердое вещество превращается в планеты земной группы, летучее вещество, газы и льды превращаются в планеты-гиганты. Остатки вещества, не вошедшего в планеты земной группы, мы наблюдаем как астероиды. Остатки вещества, не вошедшего в планеты-гиганты, мы наблюдаем как кометы, кометные ядра.

Все было очень хорошо, пока в середине 90-х годов не начались наблюдения других планетных систем и, что особенно важно, не начались наблюдения других газопылевых дисков, в которых образование других планет либо еще вообще не началось, либо находится на самой ранней стадии. И вот тут оказалось, что в картине, которую рисовал Сафронов и другие ученые, есть как минимум два крупных вопроса, оставшиеся без ответа.

Первый из этих вопросов оказался связан с предполагаемым временем формирования планет. Когда начались массовые исследования протопланетных дисков, были найдены у звезд звездных скоплений, а звездные скопления интересны тем, что мы для них умеем определять возраст. И поэтому мы можем смотреть на звездные скопления разных возрастов и смотреть, сколько дисков наблюдается в звездных скоплениях разных возрастов. И картинка оказалась такая довольно неожиданная. Оказалось, что если мы смотрим на звездные скопления с возрастом порядка миллиона лет, то в них практически все звезды окружены протопланетными дисками. Если мы начинаем смотреть на звездные скопления с возрастами порядка 5 миллионов лет и больше, в них протопланетных дисков практически нет. То есть, по каким-то причинам протопланетные диски живут не больше нескольких миллионов лет. И вот тех 30 миллионов лет для образования Земли у нас, может быть, и нет. Мы должны успеть это сделать гораздо быстрее.

Еще в большей степени эта проблема стоит с точки зрения образования планет-гигантов. Это маленькую Землю надо собрать 30 миллионов лет, а сколько же времени вам нужно собрать Юпитер, который по массе в 300 с лишним раз Землю превосходит. Это была одна проблема. Вторая проблема была связана с обнаружением планетных систем у других звезд, о которых я уже говорил. Среди этих планетных систем оказалось очень много планет, которые получили название горячих юпитеров. Это планеты-гиганты. Вот здесь на этой картинке они показаны. Это масса в массах Юпитера, а это большая полуось орбиты. Вот эта линия отмечает положение Меркурия. Открыто огромное количество планет, которые вращаются вокруг своих звезд ближе, чем Меркурий вращается к Солнцу в Солнечной системе. И среди этих планет огромное количество планет-гигантов. У себя в Солнечной системе мы очень хорошо и красиво объяснили, почему у нас газовые гиганты образуются далеко от Солнца. Как нам объяснить образование газовых гигантов чуть ли не вплотную к звездам? Объяснить это не удается, поэтому сейчас высказываются предположения, что планеты в планетных системах могут со своих первоначальных позиций съезжать. Это явление называется миграция, и оно, как правило, состоит в том, что планета со своей первоначальной орбиты съезжает в центральную часть своей планетной системы из-за гравитационного взаимодействия с остатками протопланетного диска.

Иными словами, исследование других протопланетных дисков и планетных систем говорит нам о том, что, во-первых, планеты должны формироваться быстро, во-вторых, они необязательно формируются в тех местах, где мы их теперь наблюдаем. Это означает, что что-то подобное могло происходить и в Солнечной системе.

Каков эволюционный сценарий для Солнечной системы по современным представлениям? Звезды рождаются в плотных межзвездных облаках в результате действия гравитации, то есть начинается все с плотных межзвездных облаков. На этой карте, полученной при помощи телескопа Гершель, показано, как в межзвездной среде (это участок неба в созвездии Персея) распределено межзвездное вещество. Глазом мы это видеть не можем, это наблюдения, которые были получены в дальнем инфракрасном диапазоне, на длинах волн порядка 100 микрон.

Начинается все с межзвездного облака, в этом облаке по каким-то причинам обособляются отдельные плотные сгустки. Эти сгустки под действием собственной гравитации начинают сжиматься, разогреваться. В центре такого сгустка образуется звезда, в которой загораются термоядерные реакции, а из остатков вещества, которое не вошло в состав звезды образуется сначала газопылевой диск, а потом в этом газопылевом диске образуется планетная система.

Место рождения Солнечной системы, возможно, было не совсем обычным. Дело в том, что те протопланетные диски, которые мы наблюдаем, как правило, имеют довольно большие размеры, порядка сотен астрономических единиц. Солнечная система, как я уже говорил, имела резкий внешний край на 50 астрономических единицах. То есть вот этот резкий край и небольшой радиус говорят о том, что Солнечная система, возможно, на самом раннем этапе своего существования испытывала существенное деструктивное воздействие окрестных звезд. Можем ли мы где-то это видеть? Можем. Мы на самом деле в созвездии Ориона вблизи так называемого скопления Трапеция, которое состоит из очень ярких массивных звезд, видим вот такие вот разрушающиеся протопланетные диски. Которые изначально были большими, но потом их излучение окрестных звезд обрезало примерно до тех размеров, которые, как мы предполагаем, имела и Солнечная система. Так что, возможно, место рождения Солнечной системы выглядело примерно так, как сейчас выглядит Большая Туманность Ориона, очень известная область в зимнем созвездии Ориона.

Вспоминаем про алюминий-26. Его содержание в Солнечной системе почему-то было аномально высоким, мы это знаем по сегодняшним наблюдениям магния-26, мы это знаем, потому что астероиды дифференцировались. Откуда мог взяться в Солнечной системе избыток алюминия-26? Уже очень давно, в 1970-е годы было высказано предположение, что вскоре после образования протосолнечного диска рядом взорвалась сверхновая, выброс которой и радиоактивные элементы, которые были при этой вспышке синтезированы, Солнечную систему загрязнили. После того как было высказано это предположение, некоторые ученые пошли дальше и начали предполагать, что может быть вспышка сверхновой и стимулировала образование протосолнечной системы. Но на самом деле теперь мы знаем, что такие стимулы не нужны, планетные системы в изобилии образуются без всяких внешних воздействий. Но, тем не менее, вот такое событие на самом раннем этапе существования нашего протопланетного диска произошло.

Итак, Солнце молодая звезда, окруженная газопылевым диском. Звезды такого типа называются звездами Т-тельца по названию самого известного своего представителя. Что было дальше? И, самое главное, можем ли мы получить какую-то информацию о том, что происходило после этого в Солнечной системе и насколько это согласуется, например, с гипотезой Сафронова? У нас есть такая возможность. Природа оказалась к нам благосклонна, и остатки вещества от самых ранних эпох формирования Солнечной системы не просто сохранились в Солнечной системе, они еще и к нашему всеобщему удовольствию время от времени падают на Землю, и чтобы их изучать, нам не нужно никуда далеко лететь, они прилетают к нам сами. Это метеориты. Правда, среди метеоритов есть определенное количество тел, которые прилетели к нам с Луны или с Марса, но по большей части это очень старое вещество, которое сохранилось с исходной эпохи существования Солнечной системы.

Самые старые метеориты — это так называемые хондриты, которые получили свое название вот по этим вот горошинкам размера от сантиметра и меньше, которые в них вкраплены. Хондриты на самом деле имеют довольно сложное строение. Помимо, собственно, хондр, вот этих вот шариков, в них входит очень небольшое количество, буквально штучное количество пылинок, которые остались о досолнечной эпохи, которые прилетели к нам из межзвездного вещества. Кроме того, в их состав входят так называемые кальций-алюминиевые включения. Здесь не очень хорошо видно, вот такие белые крапинки на срезе метеорита — это кальций-алюминиевые включения. Здесь перечислены минералы, которые их формируют, совершенно обычные земные минералы.

По методу радиоактивной датировки удается определить возраст этих крупинок. Возраст их с очень высокой точностью равен 4 миллиардам 567 миллионов лет. Это самое старое вещество в Солнечной системе, и от эпохи формирования этих включений ведется хронология жизни Солнечной системы. То есть, когда говорится, что возраст Солнечной системы был равен трем миллионам лет, имеется в виду время с момента образования кальциево-алюминиевых включений. Они образовались при температуре выше 1300 градусов, это означает, что они формировались очень близко к молодому Солнцу.

Сами хондры, давшие имя хондритам и метеоритам, имеют больший разброс возрастов. Первые хондры образовались примерно одновременно с кальций-алюминиевыми включениями, но период их образования длился примерно 3 миллиона лет. И, поскольку конденсировались они при меньшей температуре (меньше 1000 градусов), эти крупинки формировались в большем диапазоне расстояний от Солнца. И вот эти крупинки, кальций-алюминиевые включения и хондры, вероятно, являются реликтами самого первого процесса слипания пылинок, с которого начался процесс образования планет.

Помимо хондритов, к самому старому веществу Солнечной системы относятся также и так называемые дифференцированные метеориты. Это метеориты, которые возникли в результате разрушения дифференцированных астероидов. Естественно, это железные метеориты, которые несут в себе вещество ядер дифференцированных астероидов. И каменные метеориты, которые остались от разрушения оболочек дифференцированных астероидов. Они имеют примерно тот же возраст, что и хондриты, это также указывает на то, что первичный разогрев происходил в самые первые миллионы лет существования Солнечной системы, а потом прекратился.

Что происходило дальше? Дальше, казалось бы, если уж мы видим хондры, размером 1 сантиметр, это говорит о том, что рост пылинок начался в первые миллионы лет существования Солнечной системы, и он должен был дальше продолжиться и закончиться образованием уже планет. Здесь есть, к сожалению, не решенные до сих пор крупные проблемы. Нам численно удается объяснить, как происходило укрупнение пылинок до примерно сантиметрового размера. Численные модели в принципе позволяют объяснить рост пылинок до размера порядка 1 метра. Почему пылинки продолжали расти дальше, до сих пор непонятно. Дело в том, что когда они вырастают до таких размеров, если не случается какого-то чуда, то их последующие столкновения приводят не к слипанию их, а к разрушению. То есть мы понимаем, как рассматриваемые нами процессы приводят к появлению метровых частиц. Но дальше рост должен прекращаться. Есть несколько процессов, которые останавливают рост, они в совокупности получили название метрового барьера. Природа, очевидно, этот метровый барьер как-то перепрыгнула, потому что планеты существуют. Но как это произошло, мы пока не знаем.

Одна из самых популярных на сегодняшний день гипотез заключается в том, что в протопланетном диске существовала турбулентность, существовали завихрения, и завихрения собирали в кучу отдельные сантиметровые и метровые пылинки. И собиралось их в этих завихрения (знаете, как мусор собирается иногда в реках) такое количество, что они начинали уже собственной гравитацией притягиваться друг к другу. И поэтому рост происходил не от метровых до двухметровых тел, а от метровых сразу в километровые. Это такая модель аккреции гальки.

Если нам удалось перепрыгнуть метровый барьер, особенно если мы прыгнули сразу к стокилометровым телам, дальше никаких проблем нет. Дальше начинает работать гравитация, которая собирает все вещество в несколько крупных фрагментов, из которых уже формируются сегодняшние планеты. К сожалению, и здесь возникает важная проблема. Проблема эта связана с тем, что если вы возьмете такую модель формирования планет, то вы будете получать планеты, массы которых растут с удалением от Солнца. И оно вроде бы все хорошо. Меркурий имеет малую массу, Венера имеет массу больше, Земля имеет массу еще больше, а потом вдруг оказывается маленький Марс. Маленький Марс в модели получить практически не удается. И здесь мы еще вспоминаем, что данные измерения возрастов горных пород показывают, что Марс сформировался на протяжении 5 миллионов лет, а не 30 миллионов лет, как Земля. То есть был какой-то процесс, который остановил формирование Марса.

И вот не так давно, всего несколько лет назад была предложена модель, которая по-английски называется GrandTack, ну и я ее сам перевел как Большой Оверштаг. Такого устоявшегося русскоязычного перевода нет, но оверштаг — это поворот парусного судна на 180 градусов. Вот согласно этой модели, примерно такую же штуку в ранней Солнечной системе учинил Юпитер. Почему? Да потому что в Солнечной системе работала миграция. Та самая миграция, которая приводит к формированию горячих юпитеров.

Особенность Солнечной системы заключалась в том, что у нас есть Юпитер и Сатурн. И они мигрировали к центру Солнечной системы одновременно. Сначала Юпитер своим гравитационным воздействием тормозился внешней частью своего протопланетного диска, терял энергию и приближался к центру Солнечной системы, попутно выметая оттуда все вещество. К тому моменту, когда он приблизился на расстояние примерно полутора астрономических единиц к Солнцу и своим тяготением разбросал там все вещество, и остановил рост Марса, в этот самый момент Сатурн своим притяжением расчистил вещество, которое тормозило Юпитер. И после этого Юпитер начал взаимодействовать уже с остатками протопланетного диска существенно ближе к Солнцу, и оно стало его разгонять, и Юпитер начал двигаться обратно. Вот такая вот сложная конфигурация, которая позволяет объяснить формирование маленького Марса и дополнительно, в частности, бонусом мы получаем еще один эффект. Мы получаем выпадение на Землю большого количества астероидов, с которыми, как сейчас предполагается, мы получили воду. Вообще на Земле воды-то быть не должно. Земля находится близко к Солнцу, и рождалась близко к Солнцу, там, где больших запасов летучих соединений, в частности, воды, на ней быть вообще-то не должно. Но вот такой маневр в Солнечной системе произошел, и он Землю обогатил астероидами, а астероиды водой как раз богаты.

Большой Оверштаг случился примерно через несколько миллионов лет после начала формирования Солнечной системы. Но на этом катаклизмы в Солнечной системе не закончились. О том, что в Солнечной системе произошло еще некое событие примерно через 700 миллионов лет после ее образования, было выяснено по изучению лунных кратеров. Когда появилась возможность измерять породы в лунных кратерах, когда американскими экспедициями пробы грунта были привезены, оказалось, что подавляющее большинство лунных кратеров сформировалось в период от 4,1 до 3,8 миллиардов лет назад. То есть в ту эпоху в Солнечной системе происходила какая-то мегаметеоритная бомбардировка. Сначала предполагали, что это связано только с Луной, поэтому это явление называлось «лунный катаклизм». Потом стало ясно, что аналогичную бомбардировку испытывали и другие тела Солнечной системы, поэтому и название стало более общим — поздняя тяжелая бомбардировка. Что-то в Солнечной системе произошло через 700 миллионов лет после ее образования.

Чтобы объяснить это событие, в начале 2000-х годов была предложена, так называемая, модель из Ниццы, поскольку она была разработана в обсерватории угадайте сами какого французского города. Какие проблемы решает модель из Ниццы? Изначально она создавалась для того, чтобы объяснить позднюю тяжелую бомбардировку. Попутно оказалось, что она позволяет решить еще несколько проблем.

В чем состоит сущность модели из Ниццы? Сущность ее состоит в том, что планеты-гиганты сформировались существенно ближе к Солнцу, чем их теперешнее положение. Это позволяет решить проблему времен образования планет-гигантов. Если они сформировались ближе к Солнцу, там, где вещества в протопланетном диске было больше, они могли сформироваться быстрее, чем на тех местах, где они находятся сейчас.

Итак, мы начинаем с существенно более компактной конфигурации, чем современная. Опять же, существенно медленнее, чем в случае Большого Оверштага, все-таки продолжается гравитационное взаимодействие планет-гигантов с остатками протопланетного вещества уже в поясе Койпера. Из-за этого взаимодействия медленно-медленно, существенно медленнее, чем в Большом Оверштаге, на протяжении сотен миллионов лет планеты-гиганты начинают менять свое расположение. Сатурн, Уран и Нептун начинают двигаться наружу Солнечной системы, а Юпитер снова начинает движение к центру Солнечной системы. И тут случается очень важное событие: Юпитер и Сатурн попадают в резонанс. Резонанс 2 к 1. То есть они оказываются на орбитах, на которых Сатурн совершает один оборот ровно за 2 оборота Юпитера. И вот этот резонанс приводит к тому, что в Солнечной системе начинается полный «расколбас».

Вот это их складывающееся воздействие, во-первых, очень сильно отодвигает от центра Солнечной системы Уран и Нептун. Больше того, в некоторых расчетах они меняются местами. Здесь Нептун сначала находится ближе к Солнцу, Уран находится дальше от Солнца. Вот это вот момент, когда Юпитер и Сатурн попадают в резонанс, и Уран с Нептуном улетают далеко, причем Нептун оказывается на более далекой орбите. Попутно разрушается большая часть пояса Койпера, вещество из него выбрасывается на дальнюю периферию Солнечной системы, мы получаем облако Оорта. Попутно часть улетающих фрагментов захватывается планетами-гигантами, мы получаем огромное количество спутников планет-гигантов. Эти те самые десятки известных спутников, на самом деле их, конечно, гораздо больше. Эта модель сейчас весьма популярна, потому что она на несколько важных вопросов дает ответ. Согласно этой модели и всему тому, что я рассказал до этого, вот такая первая стадия жизни Солнечной системы закончилась примерно 3,8 миллиардов лет назад. И дальше начинается уже следующая стадия, в которой, собственно говоря, мы сейчас и обитаем.

Я говорил о том, что современная стадия выглядит довольно-таки спокойной, однако это не означает, что после этого события, после поздней тяжелой бомбардировки, ничего больше у нас не происходило и происходить не может. Однако здесь мы уже можем думать о том, не воздействует ли на Солнечную систему что-то извне. О том, могут ли какие-нибудь события продолжать происходить у нас по внутренним причинам, я скажу чуть позже, а сейчас я скажу несколько слов о том, каких воздействий мы можем ожидать не из Солнечной системы.

Солнечная система не изолирована от окружающих небесных тел. Вот здесь показано теперешнее распределение звезд вокруг Солнечной системы. Вот это наше Солнышко, это ближайшие звезды. Самая близкая к нам звезда Проксима находится на расстоянии 1,3 парсека, 4,2 светового года. Это слишком далеко для того, чтобы она могла какое-то воздействие оказывать на тела Солнечной системы. К тому же Проксима, как можно было бы ожидать и статистически, относится к красным карликам, к звездам очень малой массы.

Однако это расположение звезд не является фиксированным. Все звезды движутся, и Солнце движется, поэтому относительное расположение звезд постоянно меняется. Про близкие звезды к нам мы знаем сейчас достаточно много, в том числе мы знаем, куда и с какими скоростями они летят. И мы можем посчитать эти орбиты, звездные траектории, и посмотреть, не было ли каких-нибудь звезд в окрестностях Солнечной системы в прошлом, не ожидают ли нас какие-то тесные сближения в будущем. Почему это может оказать какое-то воздействие на Солнечную систему — потому что тяготение звезд может внести какие-то новые, совершенно не нужные нам возмущения гравитационные. Как минимум, привести к дестабилизации того же облака Орта, и устроить нам очередную мощную бомбардировку.

Наиболее близкой звездой, которая когда-либо в обозримом прошлом оказывалась вблизи Солнечной системы, является так называемая звезда Шольца. Сейчас она находится на расстоянии примерно 20 световых лет от нас, но если посчитать ее прошлую траекторию, то окажется, что примерно 70000 лет назад она пролетела через внешнюю часть облака Орта и, в принципе, могла внести какие-то возмущения в движения кометных ядер. Здесь, правда, возникает такой вопрос: почему не было 70 тысяч лет назад мощной метеоритной бомбардировки, если она прямо по облаку Орта чиркнула? Но это процесс небыстрый, может быть праздник нас еще и ожидает. Всегда есть надежда на это.

Другим рекордсменом считалась вот эта вот другая звезда с таким неинтересным именем, которая согласно расчетам, примерно через несколько сотен миллионов лет должна была пролететь еще ближе к Солнцу, чем звезда Шольца. Однако потом оказалось, что координаты этой звезды измерены с очень большой ошибкой, поэтому ее сейчас выкинули.

Есть несколько других кандидатов на расстоянии примерно одного светового года от нас через 1,5 миллиона лет пролетит звезда Gliese710. 7 миллионов лет назад в непосредственной близости от нас была звезда Алголь из созвездия Персея. Это конечно большое расстояние, но и звезда немаленькая, она в 6 раз более массивна, чем Солнце. В среднем, в пределах 1 парсека 3 световых лет от Солнца каждый миллион лет проходит примерно 10 звезд.

Можем ли мы увидеть какие-то следы прохождения этих звезд и связанных с ними катаклизмов? К сожалению или к счастью, ну не знаю, наверное, к сожалению, все-таки, те кратеры, которые образуются на поверхности Земли, долго не живут. Их замывает эрозия, их замывают геологические процессы, поэтому восстановить историю метеоритной бомбардировки Земли мы можем только на довольно-таки небольшом промежутке времени. Мы знаем, что бомбардировка такая идет, существуют на поверхности Земли кратеры. Вот это самый большой кратер на территории России — Попигайский метеоритный кратер. Это кратер Чиксулуб у побережья Мексики, который, как некоторые предполагают, убил динозавров. Вот это известные кратеры на территории России. Можем ли мы утверждать, что в этой метеоритной бомбардировке есть какие-то периоды, когда метеоритов на землю падало гораздо больше? Не можем, к сожалению, потому что очень мало нам известно кратеров, для которых удается определить возраст. Многие люди пытались найти вот эти периоды интенсивной метеоритной бомбардировки, но никаких достоверных результатов ими получено не было.

Это не единственная неприятность, которая может возникнуть при сближении со звездами. Звезда может не просто пролететь мимо Солнечной системы, она может, так вот нам улыбнется удача, в этот момент взорваться. Конечно, от этого взрыва нам очень сильно не поздоровится, правда, здесь есть такое утешающее соображение. Взрывы сверхновых бывают двух типов. Один из этих типов — это так называемые сверхновые с коллапсом ядра. Это финальный взрыв очень массивной звезды. Таких звезд в нашей Галактике просто очень мало. И шансов на то, что одна из этих звезд окажется рядом с Солнечной системой тоже очень мало. Шансов на то, что именно в этот момент она взорвется — их вообще практически нет.

Но тем не менее время от времени проводятся расчеты, а вот если все-таки нам так капитально не повезет, что случится? При вспышке сверхновой выделяется колоссальное количество электромагнитного излучения, и помимо этого, звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку, и та разлетается в окружающее пространство, и начальная скорость определяется многими тысячами километров в секунду. Если мы окажемся на пути всего этого безобразия, нам, конечно, не поздоровится. Потому что излучение, ионизующее излучение приведет к вполне ожидаемым процессам в земной атмосфере. Например, молекула азота, которая является основным составным элементом земной атмосферы, начнет превращаться в оксид азота, это приведет к появлению кислотных дождей. Выброс вещества сверхновой может открыть, расчистить путь к центру Солнечной системы для межзвездного вещества. Могут начать на нас нападать межзвездные пылинки, на нашу атмосферу, что, в общем, тоже ничего хорошего не сулит, начиная от излишней конденсации облаков, и заканчивая эффектами типа ядерной зимы, ну в общем, ничего неожиданного. Взрыв это плохо. И единственное, чем мы можем себя утешать, что в обозримом будущем не видно ни одной звезды, которая могла бы нам так угрожать.

Правда, когда мы начинаем анализировать химический состав земных горных пород, в породах с возрастом порядка нескольких миллионов лет, около 3 миллионов лет, находят избыточное количество радиоактивного железа-60. И это тоже некоторыми учеными рассматривается как свидетельство того, что 3 миллиона лет назад где-то в безопасной, но все-таки близости от Земли вспышка сверхновой произошла. Где это произошло, мы сказать не можем. Ближайшее к нам скопление звезд, массивных звезд, которые могли бы взорваться как сверхновые, находится на расстоянии примерно 300 световых лет от Солнечной системы. И никакая вспышка оттуда загрязнить нас радиоактивным железом не могла бы. Правда существует одна звезда, которая с большой вероятностью может в обозримом будущем взорваться как сверхновая с коллапсом ядра — это звезда Бетельгейзе. Но звезда Бетельгейзе еще дальше находится от нас, на расстоянии примерно 600 световых лет. Мы конечно увидим эту вспышку, она будет очень зрелищным событием, но единственный вред, который она нанесет Земле, она нарушит столь любимую многими фигуру Ориона. Орион лишится своего плеча. Что, наверное, кого-то очень сильно расстроит.

Существует еще один вид сверхновых, более коварный в этом отношении. Это термоядерные сверхновые, которые возникают в результате слияния очень тусклых звезд, так называемых, белых карликов. Заметить предшественника такой сверхновой нам гораздо сложнее, но, тем не менее, некий кандидат есть. Это звезда IK Пегаса — двойная звезда в созвездии Пегас, которая примерно через 1,5 миллиона лет пойдет на расстоянии около сотни световых лет около Земли. Если она в этот момент взорвется, это будет событие, конечно, серьезнее, чем взрыв Бетельгейзе, но, скорее всего, тоже никакого вреда это нам не причинит. Вред начинается в тех случаях, если сверхновая взрывается ближе примерно 30 световых лет от Солнечной системы.

Наконец, еще один элемент, который может нам как-то повредить — это межзвездное вещество. Помимо звезд в галактике существует межзвездное вещество, и мы можем влететь в какую-нибудь межзвездную конденсацию, наподобие той, из которой сами некогда сформировались. Опять же здесь ситуация достаточно спокойная, поскольку плотное вещество в Галактике распределено очень неравномерно. В нашей Галактике нам это трудно наблюдать, но мы это хорошо видим в других галактиках. Вот это галактика М33 в созвездии Треугольника, и вот эти вот синенькие волокна — это те места, где плотность межзвездного вещества высокая. По большей части, межзвездное вещество состоит из дыр. И, в общем, неудивительно, что в одной из таких дыр мы и в нашей Галактике сейчас находимся. Но это на самом деле не дыра, это полость в межзвездном веществе. Называется она местный пузырь. Пузырь заполнен очень горячим, очень разреженным веществом. Несколько миллионов лет уже мы через него летим, и еще несколько миллионов лет мы будем в безопасности находиться. Если когда-нибудь на нашем пути окажется плотное межзвездное облако, мы об этом узнаем очень сильно заблаговременно, за несколько миллионов лет до того, как случится это событие. Может это случиться? Вообще говоря, может. Потому что Солнце движется по Галактике, обстоятельства, окружающие нас, постоянно меняются, и вокруг центра Галактики вращаемся, и относительно плоскости Галактики так немножечко туда-сюда шарашимся. То есть обстоятельства и окружающая среда будут со временем меняться, но еще раз успокою, что обо всех неприятных грозящих нам событиях мы будем узнавать очень заблаговременно.

Ну и наконец, финальная часть моего рассказа. Я уже почти близок к концу. Это очень старый вопрос относительно того, а не может ли Солнечная система распасться сама по себе. Без каких бы то ни было воздействий. Если мы знаем, что в нашем прошлом существовали такие вот катаклизмы, Большой Оверштаг, расчеты модели из Ниццы, не может ли что-то такое произойти и в будущем?

Проблема долговременной устойчивости Солнечной системы относится к одной из самых старых механических проблем. И ею занимались такие великие умы, как Лаплас, Лагранж. Вопрос очень простой. Если мы имеем только Солнце и одну планету, это движение будет устойчивым. Ничего и никогда с этой системой не случится. Но если мы начинаем добавлять в планетную систему другие планеты, мы из так называемой задачи двух тел переходим в задачу Nтел: 3-х, 4-х, 5-ти и так далее. И вот эта задача, как показано многочисленными поколениями ученых, устойчивого решения не имеет. Какой-то хаос, какой-то бардак в системе будет присутствовать всегда, и вопрос в том, насколько он может оказаться сильным.

Мы знаем, что где-то в Солнечной системе хаос обязательно присутствует. Он обязательно присутствует в орбитах астероидов. Вот я уже похожую картинку показывал с большими полуосями астероидов. Здесь она несколько больше растянута по оси х. И тут видно, что есть астероиды с большими полуосями 2,1 до примерно 2,5. А вот на 2,5 астрономических единиц астероидов почти нет. Есть еще один провал, еще один провал, еще один провал. Они называются люками Кирквуда, в честь ученого, который их обнаружил. И предполагается сейчас, что возникновение этих провалов связано с резонансами. Это резонансные орбиты, орбиты, периоды которых как целые числа соотносятся с периодом Юпитера. Юпитер — самая массивная планета Солнечной системы в очень значительной степени дирижирует процессами, которые в Солнечной системе происходят. И она своим резонансным воздействием из этих участков Солнечной системы все тела выбрасывает и сейчас так же, как она это делала в далеком прошлом. То есть, по крайней мере, движение астероидов Юпитер может дестабилизировать очень капитально.

Возникает вопрос, может ли Юпитер что-то такое сделать с большими планетами Солнечной системы? Ответ на этот вопрос затрудняется тем, что эта задача жутко сложно решается. Казалось бы, ерунда. Мы очень хорошо знаем теперешнее положение планет, мы знаем, что они связаны силами взаимного тяготения. Напиши простенькую программку, нажми кнопку Enterи смотри, как у тебя планеты дальше вокруг Солнца вращаются. Так вот оказывается, что эта задача, ее решение не обладает свойством устойчивости. В качестве примера того, какие могут возникать при этом проблемы, один из ученых, которые занимаются решением таких задач, приводит следующий пример. Мы не учитываем в расчетах движение Земли при запуске ракет. Мы говорим: ракета полетела в космос. Но на самом деле ракета оттолкнулась от Земли, она полетела в одну сторону, Земля полетела в другую сторону. Можно себе представить, насколько ничтожен этот сдвиг. Огромная Земля и малюсенькая ракета. Так вот, неучет этого факта не позволяет нам рассчитывать орбиту Земли на времена больше нескольких миллионов лет. Мы не можем, из-за того, что мы запускаем ракеты, сказать, где на своей орбите Земля окажется через 5 миллионов лет. Вообще не можем. Но при этом у нас пока есть уверенность, что сама орбита останется такой, какая она есть. Мы просто не знаем, где Земля будет находиться. Но это 5 миллионов лет, а дальше? А если мы начнем считать на времена порядка миллиардов лет? В конце концов, еще миллиардов 5 нам крутиться вокруг Солнца.

И вот здесь оказывается, что если вы эту задачу начинаете честно считать, то возможны некоторые очень неприятные для нас варианты. Очень подробный расчет был несколько лет назад опубликован. Жак Ласкар — ученый, который очень много лет занимается проблемами разнообразных неустойчивостей в Солнечной системе, и связанных с вращением Земли, и связанных с необычным вращением Венеры. Ну и естественно его заинтересовал вопрос долговременной устойчивости Солнечной системы. Значит, что они сделали. Из-за того, что мы имеем очень большое количество неопределенностей, в подобных решениях, нельзя ответить на этот вопрос, посчитав одну модель. Но можно посчитать очень много моделей, немножко варьируя начальные условия, и просто посмотреть, какие возможны варианты. Конечно, каждый из этих вариантов осуществим только с какой-то небольшой вероятностью, поэтому по результатам этих расчетов мы можем только бегло представить себе, что нас ожидает.

Вот они посчитали 2,5 тысячи моделей и, подчеркиваю, все, что отличалось в этих моделях, было начальное положение Меркурия. Вот они посчитали 2,5 тысячи моделей, в которых начальное положение Меркурия на 1 метр различалось. То есть вот взяли метр, разбили его на 2,5 тысячи интервалов и с разными положениями Меркурия считали дальнейшие расчеты на 5 миллиардов лет. И вот так у них эволюционирует в этой модели, например, эксцентриситет Меркурия. Вот его теперешнее значение, я говорил, 0,2. Маленький бедненький Меркурий начинает испытывать на таких глобальных временах резонанс с Юпитером. И из-за этого резонанса орбита Меркурия может иногда очень сильно вытягиваться. И вытягиваться она может до такой степени, что в самой дальней точке этой своей орбиты он пересекает орбиту Венеры. Значит, он может либо дестабилизировать Венеру, либо вообще с ней столкнуться. Дальнейшее развитие событий оказывается для Солнечной системы уже совершенно непредсказуемым. Для внутренней части Солнечной системы. С планетами-гигантами — все расчеты показывают — сделать сейчас уже ничего нельзя. Все, их не сдвинуть. А вот мелочевка типа планет земной группы, она в этом отношении более ранима. Хорошо. Они посчитали вот эти 2,5 тысячи орбит, получили из них некоторые, которые приводят к столкновению планет из земной группы, взяли самый плохой вариант и рассчитали еще пару сотен моделей.

Самый плохой вариант — это вариант, в котором Земля столкнулась с Марсом. Очень неприятное для нас событие. И в этих двух сотнях орбит они варьировали начальное положение Марса в пределах трех сантиметров. И вот в зависимости от того, где в этом интервальчике 3-х сантиметровом оказывался Марс, в 5 моделях Марс полностью улетал из Солнечной системы, и еще 196 моделей закончились столкновениями. Много кто с кем сталкивался, Меркурий с Землей сталкивался, Венера с Землей сталкивалась 18 раз, Земля с Марсом – 29 раз.

Опубликована эта работа, и возникает вопрос: и что? Ну хорошо, какие-то очень умные люди запустили компьютерную программу, и эта программа показала, что, может быть, дальше все будет очень плохо. Но, в общем, не очень понятно… Беда этих расчетов состоит в том, что чтобы их проверить, надо понаблюдать Солнечную систему несколько миллиардов лет. Это достаточно сложно. Да мы-то согласны. Как говорится в старом анекдоте, осталось только уговорить графа Потоцкого. В общем, по большому счету, эти модели пока остаются играми разума. И оптимизм вселяет только то, что на протяжении 5 миллиардов лет предсказываются вот такие вот катаклизмы. Я хочу еще раз подчеркнуть, что вот этот вот мрачный вариант — это следствие разработки специально выбранной очень плохой модели. Это очень маловероятный вариант развития событий.

Ну, в общем вот никакой проверки нет. Но Солнечная система существует уже 4,6 миллиарда лет и примерно 3,8 миллиарда лет в ней ничего такого не происходило. Либо все лучшее у нас еще впереди, либо в этих расчетах что-то неучтено, что дополнительно стабилизирует Солнечную систему. Этим чем-то, как ни странно, может оказаться общая теория относительности. Расчеты показывают, мы сейчас знаем, только аномальное вращение перигелия Меркурия на коротких временах, а если, оказывается, смотреть на 5 миллиардов лет вперед или назад, общая теория относительности стабилизирует движение планет. Может быть, лучшим доказательством справедливости теории относительности служит то, что мы с вами существуем.

Ну ладно. Печальный финал. Это уж, никуда нам от этого не деться, Солнце погаснет. Однажды это случится. Закон сохранения энергии неумолим. Солнце не может светить вечно. Что произойдет в результате? Сначала Солнце превратится в красный гигант. Оно очень сильно увеличится в размерах и либо приблизится к земной орбите, либо даже ее поглотит. Это среди прочего будет означать, что планеты начнут испытывать приливное воздействие со стороны приблизившегося Солнца, и из-за этого воздействия они будут терять энергию, начнут к Солнцу приближаться. Дальше. Попутно Солнце будет очень активно терять массу, терять вещество. Оно уже сейчас часть вещества выбрасывает в окружающее пространство. С превращением в красный гигант эта потеря массы очень сильно увеличится. Солнце будет терять массу, в результате планеты будут удаляться от Солнца. И кто победит, зависит от того, чьи расчеты вы смотрите.

Вот один из вариантов таких показан. Вот здесь возраст в миллиардах лет и параметры Солнца. Вот это светимость – в наше время единичка. Температура порядка 6 тысяч градусов. Радиус единичка. Масса единичка. К тому времени, когда Солнце полностью превратится в красный гигант, его светимость будет почти в 3 тысячи раз превышать сегодняшнее значение. Правда температура уменьшится, потому, что все уважающие себя газы при расширении охлаждаются. Радиус Солнца достигнет примерно 260 его теперешних радиусов. Радиус земной орбиты — 215 радиусов Солнца, то есть если не будет ничего другого, Солнце Землю поглотит. Правда, тут возможны разные варианты эволюции земной орбиты. Она может как приблизиться к Солнцу, так и удалиться от него. Но я бы сказал, что при этой светимости нам это будет глубоко безразлично. То есть нам надо вообще что-то предпринимать в этой связи. У нас не так много времени осталось. Ну вот, я уже сказал, может быть поглощена, может быть удалена. Опять, и что? Даже президент Российской Федерации В.В.Путин однажды высказался на эту тему, когда ему Лев Зеленый, директор ИКИ, прочитал лекцию, Путин тоже обеспокоился будущей судьбой Земли.

Да, надо что-то предпринимать. Мы на Земле навсегда не останемся. Нам надо будет с нее уходить. Какое-то время на раздумья у нас еще есть.

Все. Солнечная система существует больше 4,5 миллиардов лет. Скорее всего, все неприятности, и внутренние, и внешние, которые могли произойти за это время, все-таки уже произошли. И, судя по тому, что мы с вами до сих пор находимся здесь, окончательного прекращения жизни ни один из этих катаклизмов не смог произвести, хотя мы знаем, что какие-то вымирания на Земле происходили. В любом случае, эволюция Солнца через несколько миллиардов лет сделает Землю непригодной для проживания, так что надо к этому как-то готовиться. Ну вот, Маск обещает начать массовую транспортировку людей на Марс. Так что все равно мы спасемся.

Спасибо за внимание.

Как находят планеты вне солнечной системы (полная расшифровка лекции)

1 октября в Российском государственном университете нефти и газа имени Губкина в рамках Университетских суббот прошла лекция, посвященная изучению планет вне солнечной системы. Доцент физического факультета Московского государственного университета Владимир Сурдин рассказал об открытии, связанном с жизнью небесных тел, находящихся вне солнечной системы. Сетевое издание M24.ru приводит полную текстовую версию выступления лектора.

- Институт, в котором мы находимся, - его выпускники ищут полезные ископаемые на нашей планете Земле. А я астроном, я расскажу вам о том, как астрономы ищут другие планеты. На них тоже могут быть полезные ископаемые, но это еще надо узнать, а пока поговорим о том, как разыскивают другие планеты в нашей солнечной системе и соседних планетных системах.

Фото: ИТАР-ТАСС

Принято считать, что есть два метода научного исследования: наблюдение и эксперимент, - и обычно считается, что астрономы наблюдают. Мы не можем дотянуться руками до далеких светил, до планет, поэтому только смотрим на них издалека в телескоп. А физики экспериментируют. Физики, химики и биологи - все, кто могут свой объект положить на стол, разрезать, заглянуть внутрь, разбить молотком и так далее, – это эксперименты. Ну вообще, говорится так, хотя бывают и смешанные случаи: не всегда физики могут дотянуться, электрон трудно разбить молотком, приходится на него смотреть. А у нас бывают случаи, когда мы экспериментируем, и последнее время все чаще, потому что мы можем летать, посылать роботов к другим планетам, а люди уже и на Луну летали.

Ссылки по теме

Давайте посмотрим. Типичные астрономические открытия - они тоже делятся на два вида: случайные и запланированные. Ну, собственно в любой науке есть и те и другие: и случайные открытия, и те, к которым полномерно, зная, что хотят найти... Вот пример случайного открытия: конец XVIII века, местный наблюдатель неба Вильям Гершель просто обозревал небо, смотрел, что на нем есть интересного. Кстати, сам делал большие телескопы свои, руками (в магазине тогда было невозможно купить телескоп), и с делом наблюдал. А это его сестра, она помогала вести наблюдения. И так ночь за ночью они смотрели, много чего нашли, и вдруг нашли маленькое - ну, это современная фотография - Гершель увидел маленькое пятнышко туманное и подумал, что он сделал открытие, комету открыл. Он был уверен, что комета. Но расчеты показали, что это огромная, новая, далекая, неизвестная ранее планета. Так впервые в солнечной системе была открыта новая планета. С древних времен, с древности люди глазом наблюдали, видели пять планет, включая Сатурн, а за Сатурном оказалась еще одна планета, Уран, потом еще одна. И вот это чисто случайное открытие: смотрел, смотрел и натолкнулся.

Уран. Фото: http://photojournal.jpl.nasa.gov/

А вот открытие запланированное, сделанное за письменным столом. Когда вновь открытый Уран астрономы стали наблюдать, год за годом, десятилетие за десятилетием, выяснилось, что как-то неправильна орбита Урана. Все прочие, там, Земля, Венера, Юпитер - они внутри. Орбита Урана - оказалось, что не соответствует его движению, не соответствует вычислениям на основе Ньютоновой теории. А мы все знаем, что Ньютон гений, его механика тогда считалась идеальной, и все в природе ей подчинялось. Французский математик Леверье сделал расчеты, сказал, что наверное, кроме Урана, за ним, еще дальше от Солнца, еще какая-то планета, которая своим притяжением мешает ему двигаться по уравнениям Ньютона, и теоретически рассчитал, где бы она могла быть, чтобы именно так вмешиваться в движение Урана. Рассчитал и сказал: "посмотрите на эту область неба", и вы найдете там новую планету. В тот же вечер астрономы посмотрели туда и нашли. Это удивительное, говорят, открытие было сделано на кончике пера, то есть, он у себя дома, за письменным столом, открыл новую планету и сказал: "Она должна быть там". И она там и оказалась. Это последняя крупная планета в солнечной системе – Нептун, гигантская планета. Таким образом, и математик может открыть новую планету.

А следующую планету, за Нептуном, как открывали? Вот тут уже трудно сказать, что это было: закономерное, то есть запланированное заранее, или случайное открытие. Дело в том, что и Уран, и Нептун тоже не совсем правильно двигались, как тогда казалось, не в соответствии с законами физики. Ну тогда естественно была идея: Значит, тут еще какая-то планета на дальних рубежах солнечной системы. Стали ее искать, стали вычислять, где бы она могла быть, искали год за годом, десятилетие за десятилетием, ничего не получалось. И тогда в Соединенных Штатах на частную обсерваторию, которую организовал Лоувелл, такой известный меценат и любитель астрономии, решили пригласить молодого человека. Это он уже при галстуке, в жилетке, когда уже сделал открытие, такой вот импозантный был молодой человек, а когда его позвали, он был школьник с фермы, даже не доучившийся в школе, но влюбившийся в астрономию и страстно наблюдавший небо все свободное время. И вот он несколько лет занимался поисками следующей планеты, вы уже догадываетесь, это был Плутон, и открыл его.

Но как это происходило? Работа астронома в середине XX века: вот астроном идет, опять же в костюме, при галстуке - редко такое, на ночную работу у телескопа, это уже так, для фотографии. Идет обычно закутанный в тулуп, какую-то теплую обувь обувают, потому что просидеть всю ночь у телескопа - это то еще удовольствие. Идет, неся под мышкой, как вы думаете? Сейчас скажете, "ноутбук". Нет, это не ноутбук, это такая коробка под названием кассета. В ней, в абсолютной темноте лежит стеклянная пластинка, покрытая слоем химического вещества, эмульсией, светочувствительным веществом, которое раньше у нас работало как приемник света у фотографа, а теперь называется матрицей. Идет, прикрепляет ее к телескопу: здесь объектив, а здесь изображение, прикрепил, и всю ночь - вот примерно так, как на этой фотографии - всю ночь смотрит в другой телескоп, прицел, его называют гид, и с помощью маленького пульта в руках регулирует движение большого телескопа, по сути большого фотоаппарата, который фотографирует небо. Час за часом, так до утра. Потом утром, естественно, снимает эту штуку, вынимает оттуда стеклянную пластинку, и эти пластинки у астрономов - самое большое богатство, которое только у нас есть. Их хранят в специальных шкафах, ну, это древнее... в конце XIX века хранилище под пластинки, гигантская обсерватория - именно там пластинники, о которых я говорил, где открыты были те планеты.

Сегодня это выглядит более технологично: там особый климат, особая влажность. На фотопластинках сфотографирована вселенная, какой она была в прошедшие десятилетия и столетия, это уже не повторится, это наш самый ценный материал. И утром, когда пластинка проявлена, вот одна пластинка, на ней изображение - кусочка неба, а вот тут вторая, за этим микроскопом, и астроном ставит их две и наводит на них микроскоп специальный с двумя объективами и с одним окуляром. Каждая из пластинок фотографирует ночь за ночью одну и ту же область неба. Эта вчера, эта сегодня ночью, и астроном смотрит то на одну, сквозь один объектив, то на другую глазом, быстро меняя ручкой направление зрения. И что он увидит? Одна и та же часть неба, если звездочка какая-то, она и тут есть, эта звездочка есть, эта есть. Но если за ночь или за две, прошедшие между этими двумя фотографиями, какой-то объект переместился на фотопластинке, заметно изменил свое положение, значит, он недалеко от нас. Если бы он был там, где звезды, за две-три ночи он бы не сдвинулся с места. Вот, пожалуйста, вот объектик, а на следующую ночь он здесь - именно так была открыта девятая планета солнечной системы – Плутон, которая теперь называется Планета-карлик, тогда ее просто планетой называли, и вот Клайд Томбо заметил это перемещение.

Современные фотоаппараты, конечно, выглядят не так. Это не телескоп. Телескоп был бы там с эту аудиторию. Это фотоаппаратик, привешенный к телескопу большому, современному, его светочувствительная пластинка, уже не фото, электронная пластинка, охлаждается жидким азотом, поэтому хорошие снимки получаются. Она большая, их называют ПЗС или, если привыкли к английской аббревиатуре CCD. ПЗС – прибор с зарядовой связью, по-русски. И компьютер сразу получает изображение с нее и просматривает. Каждые полчаса делает снимки и видит: звезды на месте, а вот что-то за полчаса переместилось. Он быстренько проверяет, орбиту вычисляет этого тела, и если оно известно, то это будет известный астероид, нам о нем давно было ясно. Либо это новый какой-то астероид, комета, ну что-то новое в пределах солнечной системы.

Вот смотрите, как статистика открытий происходит. Это количество объектов в нашей с вами солнечной системе. До введения электронных приемников света, электронных фотоаппаратов, очень медленно нарастало количество открытых в солнечной системе тел. Ну, у нас 8 планет, по несколько десятков планет-карликов, спутники планет, но главное – это астероид, основная масса объектов - это вот большие камни размерами в километры, десятки или сотни километров астероидов, это в основном они. И вот примерно где-то в 99-м году появились электронные фотоаппараты, и телескопы стали, по сути, работать самостоятельно, астроном уже не нужен. Телескоп смотрит на небо, выявляет с помощью компьютера новые объекты, и к утру мы узнаем об их существовании - вот как пошла кривая открытий. Сегодня более полумиллиона объектов в солнечной системе обнаружено, в основном это астероиды и ядра комет. Иногда даже удается обнаруживать тела, которые близко подлетают к Земле и даже угрожают ей.

Челябинский метеорит. Фото: ИТАР-ТАСС

Все помнят, как на Челябинск падал метеорит, промахнулся? Но вот этот не промахнулся, смотрите, было единственный раз в истории астрономии, был случай, когда нам удалось еще в космосе заметить подлетающий объект, вычислить его орбиту и предсказать его попадание по Земле, несколько лет назад. Вот на фотографии он вытянут так, потому что за время экспозиции, он естественно сдвигается, очень близко к Земле летит и заметно сдвигается за несколько минут экспозиции. Вычислили орбиту и наблюдали за местом падения. Это Африка, это государственная граница, тут Египет, тут Судан. Ну, пустыня, в-общем, и там, и там. Навели на это место фотообъектив спутника - дело было ночью, поэтому в инфракрасных лучах сфотографировали, - и вот он врезался в атмосферу, горел там, взрывался. Небольшое тело, порядка 4-3 метров размера, ну, представьте камушек 4 метра - в-общем, это не очень приятно, но, слава Богу, он упал в ненаселенное место. Утром сфотографировали, так, почему слайд не переводится...

- Все, перелистнулся.

- А, это он думал так долго. Утром сфотографировали след от его разрушения в атмосфере и стали искать. Через несколько дней нашли. Это уникальный случай, когда прямо на глазах у астрономов там, у населения, упал метеорит предсказанный и нашли его осколки, вот они, черненькие, лежат. Для ученых это особенно интересно: вот только-только успел упасть на Землю, еще не заразился Земными микроорганизмами, и, исследуя этот метеорит, мы можем понять, есть в нем какие-нибудь пред биологические живые микроорганизмы? Это действительно очень важно - сразу подобрать после падения, и им это удалось.

Но это был первый и последний случай, когда астрономы выследили тело и сделали прогноз его падения, после этого пока не удавалось, в Челябинске упал неожиданно. В последние годы телескопы-роботы замечают все больше и больше небольших объектов, которые мимо Земли проскакивают, но пока еще не попадают. Обычно траектория видна так - за несколько минут экспозиция растягивается. Вот посмотрите, как недавно пролетал один. Это астероид маленький. Это орбита Луны, и вот он внедрился в орбиту Луны и ближе даже к нам оказался. Кстати, позавчера такой же еще пролетел, но не попал ни по Луне, ни по Земле. Когда есть прогноз, можно заранее наводить телескопы и изучать тела. Вот это радиоизображение, то есть радарное: посылается радиоимпульс, отражается от поверхности тела и получает обратный сигнал и может какие-то детали на поверхности рассмотреть и даже в телескоп: наводим, и в прямом эфире, так сказать, трансляции в интернет можем показать пролетающий мимо Земли предмет, камень.

Что нам мешает точно и заранее все такие события видеть? Мешает земная атмосфера очень сильно. Мы смотрим в наш телескоп на земле, над нами стокилометровый слой воздуха, он постоянно бурлит и размывает изображение. Посмотрите, как это происходит. Когда смотришь при небольшом увеличении на звездное небо, все звезды кажутся маленькими точками, но стоит сделать большое окно - или вот, пожалуйста, на Луну, кто-нибудь смотрел на Луну из вас в телескоп? смотрели, да? - примерно такое изображение качественное бывает.

Луна. Фото: http://www.nasa.gov

Но это при небольшом увеличении. А если сделать побольше, начинает все размываться, вроде картинка расползлась, но теряется резкость. Это не телескоп виноват, это воздух над телескопом виноват. И вот примерно так в живом, так сказать, прямом эфире вы видите при большом увеличении поверхность Луны, она вся дышит, переливается, резкость не наводится, потому что воздух преломляет световые лучи и мешает нам.

А это изображение одной звезды. Вот навели телескоп на звезду, и у вас такая "медуза" бегает перед глазами, что тоже не очень приятно, потому что ни координаты точно не измеришь, ни форму - ничего. Все это работа атмосферы. Ну еще и засвет у ночного неба ночным городским освещением. Скажем, в городе астроному делать нечего. Даже за городом и то тяжело работать. В Подмосковье пытаемся небо сфотографировать, какие-то звезды видны, какие-то планеты, это Юпитер, это - может, кто-то узнал - созвездие Орион. Но в городской среде оно все равно (и за 10, за 20 и за 50 км от Москвы) все равно засвечивает небо. А где хорошо? Для астрономов, конечно, хорошо, для всех остальных плохо. Высокогорная пустыня - это значит, тонкий слой воздуха у вас над головой, еще он сухой, в нем нет паров воды, а именно пары воды наиболее сильно преломляют свет. Это Аризона, посмотрите, звезды видны до самого горизонта, где уже очень толстый слой воздуха у нас вдоль луча, и, конечно, качество звезд массой, качество изображения очень хорошее. К сожалению, не всем это доступно. Вот мой институт, где я работаю... ну, это здание вы узнали, а это наш астрономический институт, он там же, рядом с главным зданием МГУ, в полукилометре отсюда, и мы, когда это все сооружалось, в середине XX века, - моим учителям казалось, что это все не Москва, где-то далеко от Москвы - Воробьевы Горы (Ленинские горы тогда называли) - они не в городе, вокруг тут были картофельные поля, деревни какие-то, абсолютная глушь, небо было темное, и вот соорудили довольно крупные телескопы (вот, видите, у нас тут башни-телескопы, и на крыше у нас 4 телескопа).

Но Москва росла, с тех пор она накрыла нас, и мы уже оказались внутри города, городской свет и смог, и грязь, и непрозрачный воздух нам сильно мешает. Вот мой институт (в те годы как выглядел, вот только-только начинали дома строиться, еще Дворца Пионеров не было, один котлован, кто знает эти места, наверно, узнает этот университетский проспект, а это Вернадский). Соорудить телескопы соорудили, а сегодня в них почти ничего не видно. Мы, конечно, постарались улучшить, так сказать, астроклимат, то есть качество воздуха вокруг себя, насадили деревьев, сегодня уже не такой голый пятачок, вот, видите что было тогда, а что сегодня. Институт не просто весь в зелени, это не просто чтобы там гулять, хотя гулять тоже там приятно, но главное, чтобы не нагревалась земля, чтобы днем солнечные лучи не достигали земной поверхности, потому что, нагретая днем, она ночью начинает отдавать тепло, поднимаются теплые потоки воздуха, а вы знаете, над теплым асфальтом иногда видно, преломляется свет летом. То же самое нам мешают все эти миражи. Мало уже помогает зелень, поскольку город у нас очень сильно меняет состояние неба. Посмотрите, какие облака, а сколько света вокруг университета, кошмар, это, конечно, красиво все выглядит, но нам этот свет очень мешает. В такую же ситуацию попали и другие астрономы. Это французская обсерватория XIX века – Медон. Когда-то она была под Парижем, а сегодня она уже внутри Парижа, и тут очень хороший телескоп, кстати, стоит под этим куполом, он тоже свои идеальные свойства потерял, потому что небо над ним стало блеклое, не черное, не звездное, а какое-то городское, не очень приятное.

Что придумали астрономы? Уходить из городов, естественно. Куда? В горы. Первая горная обсерватория появилась в США, это вот известная гора в Калифорнии, гора Гамильтон, на ней стоит вроде старая обсерватория конца 19 века, и там крупнейший в мире телескоп-рефрактор до сих пор работает хорошо, потому что условия там хорошие. Населения вокруг нет, света нет, воздух чистый в Калифорнии, там море рядом. В этом смысле им повезло, они эту горку выбрали правильно. В Европе - конечно, Европа очень густо населена людьми, и в ней найти место дикое, по ночам темное, тяжело. Но все-таки находят. Вот примерно Южная граница Франции, граница между Испанией и Францией, гора Эгюий-дю-Миди, около трех километров высотой - по-моему, это самое лучшее место в Европе или даже во всей Евразии для астрономических наблюдений, тут еще Французы соорудили в XIX веке обсерваторию. Вообще в Альпах много обсерваторий, как правило они не большие, приткнутые на горных вершинах. Там трудно работать, на этой вершине. Посмотрите, как с другой стороны эта башня выглядит, понятно, да?

Обсерватория в Европе. Фото: http://www.nasa.gov

Туда и забраться тяжело, дорогу автомобильную не проложишь, и тяжелое оборудование туда очень тяжело завести, большой телескоп не поставишь. Вот такие микро-обсерватории разбросаны в Альпах, во всех странах и в Австрии, в Швейцарии, Германии, но больших инструментов там нет, современных больших телескопов туда никто не устанавливает, а современный телескоп – это машина серьезная. Вот крупнейший наш Российский телескоп, диаметр его объектива - объектив у него не впереди, а сзади, скрыто там зеркало - зеркальный объектив фокусирующий диаметром шесть метров, вес одного только зеркала – 42 тонны, а сам телескоп, подвижная его часть, он еще вниз туда тянется, - тысяча тонн. Понятно, что тысячу тонн на такую маленькую горку, как вы видели прежде, не затащишь. Для него нужны какие-то вершины доступные, с дорогами, и такие вершины, конечно, находятся, но не всегда.

А это крупнейший американский телескоп середины 20-го века, он немного поменьше, диаметр зеркала 5 метров, но посмотрите, в каких условиях раньше работал астроном. Это 60-е, 70-е, да еще 80-е годы XX века. Вот астроном, он сидит внутри телескопа. Телескоп такой большой, что внутрь можно засунуть человека. Зеркало объектива там, внизу, а здесь, на уровне наблюдателя создается изображение, и человек всю ночь проводит внутри телескопа, управляя его работой, замерзая там. Он сидит в абсолютном холоде, нельзя отопительные приборы никакие ставить, все будет подниматься, в полной темноте, любой лучик света помешает работе. От звезд так мало света, что свой нельзя зажигать.

Кстати, это очень знаменитая спина, это спина Эдвина Хаббла, слышали наверно, да? Телескоп Хаббла летает на орбите, в его честь назван. И он, вот эта спина - он открыл расширение нашей вселенной, это его открытие. Вот такая средняя обсерватория на острове Ла Пальма, Канарские острова, это рядом с Африкой, там на Северо-западе Африка. Оказалось, что на островах очень выгодно строить астрономические обсерватории. Видите, телескоп стоит здесь, внутри башни, а облака плывут ниже обсерватории. А почему они так низко? Вы когда-нибудь видели облака не над собой, а под собой? Для этого надо в горы подняться, да? Но не на каждой горе, а на острове, в окружении холодной океанской воды, от холодной воды нету потоков воздуха исходящих, облака не подпрыгивают высоко, а низко летят и не достигают вершины, поэтому небо чистое над телескопом.

Конечно, современный астроном не сидит внутри или даже не стоит рядом с телескопом, не мерзнет всю ночь, он где-то отдельно, у себя в кабинете перед компьютером, может быть, в другой стране даже, сидит и через интернет управляет, а телескоп сам себе там под куполом работает где-нибудь на островах или на другом континенте. То есть работа наша стала более комфортной, может быть, менее романтической, нет темноты, уюта такого, когда один на один с небом раньше был, теперь ты в окружении сотрудников, чашечки кофе, и прочих, музыку можно включить, в-общем, комфорта стало больше, но эффективность работы конечно повысилась. Теперь многое делает компьютер вместо того, чтобы человек. Компьютер работает быстрее.

Вот типичная крупная современная обсерватория. Много телескопов разного назначения. Это для наблюдения звезд. Это солнечный, для наблюдения солнца. Это такая солидная, типичная обсерватория середины XX века, в Аризоне находится, обсерватория Китт-Пик. Что я вам хочу показать? Астроном, глядя на эту фотографию скажет: "Не, по нынешним временам это не оптимальное место". Почему? В горах, вокруг нет жилищ, а сразу бросается в глаза зелень. Там, где что-то растет, очевидно, воздух не может быть сухим. Значит, тут бывают дожди, бывают снегопады, иначе ничего бы не росло, вода-то нужна растениям. А вода в воздухе, пары воды - они мешают наблюдать. Надо бы местечко получше найти.

Съемки обсерватории в Чили. Фото: http://www.nasa.gov

Такие местечки находятся на земном шаре, вот одно из них. Одно из немногих, кстати, идеальных мест для астрономов. Это север, Чили (в Южной Америке находится Чили, на западном берегу Тихого океана, помните, худенькая такая сторона, как змея, вытянутая). И вот на севере Чили эти горы практически не знают ни снега, ни дождя. Тут такой сухой воздух, что в течении года ни капли может не выпасть. Нам дико об этом слышать - в Москве, что ни день, то дождь, а там, что ни год, может быть одна капля дождя выпадет, а может, и не выпадет. Ничего не растет, абсолютная суша, высота два с половиной километра. Это место, густо заселенное телескопами, называется Европейская Южная обсерватория, Ла-Силья. Тут, в странах западной Европы, на общие деньги сделали такой общий научный "колхоз" и забрались сюда. Потому что инфраструктуру трудно создать. Это же сердце пустыни. Люди здесь не живут, электричества нет, воды нет, надо дорогу за свой счет прокладывать, электричество, воду возить, конечно, это все накладно, поэтому обсерватория стремится интегрировать много инструментов на одной площадке.

А самым лучшим местом в мире для астрономических наблюдений считается вот это. Это вершина древнего вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи в середине Тихого океана. Высота больше четырех километров, вокруг холодный, Тихий океан - идеальное место, но очень дорогое для сооружения там чего-либо. Туда надо привезти, поднять, работать. Кстати, на такой высоте далеко не все могут нормально дышать, это уже требует кислород, многие люди просто не могут работать в разреженном воздухе. Тут крупнейшие в мире телескопы, самых богатых стран, тех, которые могут себе это позволить. Два американских телескопа, японские, это совместные. Ну наших пока тут нет. Мы еще себе не заработали на такие обсерватории, но время от времени наши сотрудники ездят наблюдать. У астрономов принято приглашать опытных людей на свои инструменты большие. Так что, если есть хорошие деньги, вас пустят туда, встаньте в очередь, получите время ночное.

А это крупнейший в мире телескоп под этим куполом стоит, выглядит он вот так, ну это картинка компьютерная, никто не резал башню, чтобы вам показать. Башня снаружи выглядит так. Мы называем башней вот это помещение, может, не всегда похоже на башню, ну так, астрономы говорят, башня телескопа. А это купол вращающийся. А открывается это – забрало. Оно так откидывается, как на шлеме у рыцаря, и телескоп в эту дырку и смотрит. Телескоп принадлежит испанцам, не самая богатая страна, но он крупнейший в мире, с одним единым зеркалом 10,5 метров длинной.

А в перспективе - то есть уже началось - строительство вообще супер-супер телескопа, вот испанцы смогли его сделать. Он будет видеть невероятно далеко и невероятно четко. Диаметр его объектива 40 метров, и, конечно, такое зеркало, да еще и точно параболоидной формы, невозможно сделать. Если сделаешь, то как его довезти вообще на гору куда-то? Он тоже в Чили будет работать. Вы видите на этом рисунке отдельные кусочки. 700 с лишним стеклянных панелей зеркальных выкладываются так, чтобы получилось одно большое зеркало. Посмотрим что получится, его делают Европейские страны, тоже на общие деньги. Мы пытаемся примазаться к этому проекту, нам бы тоже очень хотелось вступить в этот коллектив, который будет оперировать таким замечательным гигантским инструментом, но для этого надо большой взнос. 100 миллионов долларов ни у кого нет? Давайте, вот рука поднялась, после лекции дайте мне, и тогда мы вступим в коалицию этой научной компании. Взнос нужен 100 миллионов, и тогда нас примут. И каждый год еще по 10 миллионов выплачивать. С точки зрения большой науки это не очень много. Коллайдер гораздо дороже стоит. Ну, представляете, сколько такая штуковина может стоить? Но зато он нам покажет фантастические вещи. Будут открытие за открытием.

Тем не менее, хотя нет денег у каждой страны на строительство большого инструмента, есть кое-какие красивые идеи, которые удается реализовать при сравнительно скромных инструментах и улучшить качество их работы. В последние годы два прорыва осуществил в этой области, под названием "Активная оптика" и "Адаптивная оптика". Ну, активная - это более-менее понятно.

Фото: http://www.nasa.gov

Вернемся вот к этой картинке, представьте себе 700 кусочков зеркальных лежат, телескоп поворачивается, наводится то на одно место на небе, то на другое, кусочки эти двигаться, конечно, немного будут, будет искажаться их форма, а надо поддерживать идеальную параболоиду. Это может сделать компьютер. Он может эти кусочки подталкивать сзади, управляя ими домкратиками, и, как бы ни повернулось это гигантское зеркало, поддерживать его идеальную форму. Это активная оптика, и она реализуется довольно легко. А вот второе новшество - это совершенно удивительная вещь, адаптивная оптика, то есть подстраивающаяся. Мы видим, как атмосфера искажает изображения космических объектов, падает свет, пока он был за атмосферой, в космосе, волновой фронт, поверхность световой лучи, ой, овала Луны, была идеально плоской, но, пройдя сквозь атмосферу турбулентную, разумеется, исказилось. И мы получаем вот такую вот, ну вы видели, что мы получаем "медузу" вместо нормального маленького, четкого изображения, да еще танцующую "медузу". Как быть? А оказалось, можно исправить это дело, послать этот свет на мягкое зеркало, формой которого управляет компьютер быстро-быстро-быстро, сотни там толкающих маленьких пальчиков, которые быстро меняют форму этого мягкого зеркала и подстраивают ее так, чтобы, отразившись от него, свет снова приобрел идеальную плоскую форму световой волны, и тогда четкость повысится, и мы увидим, что там. В этой медузе - две звезды там было. Это адаптированная оптика, она требует очень мощных компьютеров, не тех, что у нас на столе или в сумочке, а настоящих суперкомпьютеров, которые со страшной скоростью вычисляют, как надо тысячи раз в секунду изменить форму этого мягкого зеркала, чтобы изображение восстановило свой идеальный четкий вид. И вот, смотрите, результат. Две фотографии. Без адаптивной оптики вот такое пятно в телескоп видно. Включаем систему адаптивной оптики, там две звезды было, а мы об этом никогда бы не догадались, если бы разглядывали эту чудовищную кляксу.

Еще один пример - планета Уран. До включения адаптированной оптики мы смотрим в телескоп, видим диск планеты, но не видим никаких деталей, там размытое изображение, ничего не видно. Включаем адаптированную оптику, четкость повысилась, видим слои воздуха: это экватор, так проходит ось вращения планеты, она на боку лежит, как говорят, вращается так. А вот совершенно замечательный пример, две фотографии Урана, эта сделана космическим телескопом "Хаббла", то есть ему вообще атмосфера Земли не мешает, а эта с земли, сквозь атмосферу, но с применением адаптивной оптики, эта более четкая оказалась. То есть на земле мы уже получаем изображения более четкие, чем космические телескопы могут дать. Вот это по-настоящему красивое открытие, и заслуга тут математиков, оптиков, инженеров - тех, кто эту систему создал. Прежде всего математики - довольно сложный алгоритм, как надо менять это мягкое зеркало.

И вот теперь, если вам пройдется побывать на большой обсерватории как раз на горе <...> два американских 10-ти метровых телескопа, вы можете ночью увидеть: вдруг из-под купола мощный лазерный луч поднимается и упирается куда-то в небо. Зачем? Или в какой-нибудь другой обсерватории. Вот это в Чили, большие европейские телескопы, тоже зачем-то телескоп стреляет мощным лазером. Может, это астроном балуется указкой? Хочет ослепить летчиков? Нет, наоборот, там система, которая не позволяет ослеплять летчиков. Она отслеживает все самолеты, которые в приделах видимости появляются, и тут же отключает этот лазер, а то так можно ослепить, мощный лазер. Зачем? А, оказывается, это помогает системе адаптированной оптики. На высоте примерно 90 километров над поверхностью земли, то есть высоко в стратосфере, есть слой воздуха, обогащенный атомами натрия, а они при соответствующем освещении могут ярко светиться - такой желтый свет давать. И у нас этот лазер возбуждает маленькую яркую точку в стратосфере над собой, и телескоп по этой маленькой точке, как по стандартной звезде - ее называют искусственная звезда - наводит резкость своей адаптивной оптики, дает им четкое изображение.

Млечный путь. Фото: http://www.nasa.gov

Посмотрите, что получается: этот телескоп сейчас смотрит в Млечный путь, более того, в центр Млечного пути, это наша галактика, звездная система. Что он там видит? Он там пытается рассмотреть самое-самое сердце галактики, самый ее центр. Раньше мы видели там сплошную мешанину из звезд и не могли ничего различить, видели вот такое. Включаем систему адаптивной оптики, смотрите, что получается: резкость улучшается, и мы видим отдельные звезды. До включения тут вообще непонятно было ничего - самый центр галактики. Включили – видим отдельные звезды. И вот уже более 15 лет каждую ночь фотографируется это место, и мы теперь можем проследить, как эти звезды в центре галактики движутся. Что оказалось? Оказалось, что они движутся в вокруг вот этого места, оно отмечено звездочкой, летают вокруг него. Но там ничего нет, что их туда притягивает? Планеты вокруг Солнца летают, это понятно, Солнце их притягивает. А эти звезды, вокруг чего они летают? Что их притягивает? Черная дыра. Оказалось, что в центре нашей галактики гигантская, в 4 миллиона раз более массивная, чем наше Солнце, Черная дыра. У некоторых это вызывает улыбку, объясните, почему?

- Я сказал, просто он опередил меня.

- А, вы хотели сказать, что это Черная дыра?

- Угу.

- В следующий раз вы скажете, что это Черная дыра, ладно? А он будет молчать. Вот она тут, и мы только так, благодаря системе адаптивной оптики догадались о ее существовании. Ну это я вам рассказал, как мы наблюдаем, теперь, что мы видели в солнечной системе. Во-первых, планеты рассмотрели очень внимательно, это ближайшая к Солнцу планета – Меркурий, раньше мы вообще ничего на ней не видели, но теперь подлетели. Вокруг нее сейчас летает этот космический аппарат, и теперь Меркурий известен нам не хуже, чем наша Луна. Вот так выглядит поверхность. Ну, довольно скучная планета Меркурий, атмосферы нет, близко к Солнцу, днем там жарко, ночью холодно, но кое-что интересное мы там заметили, например… на этом снимке трудно разглядеть, тут он оказался обрезан экраном, вот хребет этот видите, да? Оказалось, что эта планетка, она небольшая, меньше Земли, почти целиком сделана - состоит - из железа, и миллион за миллионом лет, охлаждаясь, это железо постепенно сжимается, и теперь на поверхности Меркурия появились такие наплывы, знаете, как апельсин, когда насыхает, он так съеживается, и кора у него становится не ровной. Вот так же точно планета, остывая, становится неровной, и бегут по ней волны каменные.

За пределом больших планетных систем мы тоже обнаружили целое скопище малых тел, его называют Пояс Койпера, и там малые тела, небольшие планеты, движутся, которые раньше мы не видели, а теперь в современные телескопы открыли. Вот так они примерно выглядят. Это для сравнения наша Земля и Луна, привычные нам, это тот самый Плутон, который раньше считался девятой планетой, сейчас его называют "планета-карлик". А это новооткрытые там объекты. Вот это все фотографии, а вот это рисунки. К сожалению, они так далеко, эти маленькие планеты, что мы их поверхности не видим, поэтому художник, как смог, представил. И таких маленьких планет размером примерно с нашу Луну - их открыто сейчас несколько десятков, и к ним, вообще говоря, большой интерес. Они далеко от Солнца, и на них медленно происходят изменения, они как бы застыли в прошлом и помнят то, чего уже не помнит наша Земля, ни Луна. Вот эти планеты-карлики. Даже, видите, вот у Плутона есть несколько своих спутников, у Эриды там - 1 спутник, у Хрумеи – 2 спутника. Иногда бывает атмосфера, воздушная оболочка поднимается над ним, когда он поближе к телу оказывается. Они самостоятельные такие, любопытные тела.

Сейчас в ту сторону летит один космический аппарат. К сожалению, телескоп мало чем помогает там рассмотреть, уж очень далеко, а аппарат летит с большой скоростью, называется он New Horizons, и в 2015 году, летом, он туда долетит, до Плутона.

Полет New Horizons. Фото: http://www.nasa.gov

Ну посмотрит и дальше за Плутоном полетит - и дальше к тем малым планетам, посмотрим, что он нам покажет. Пока мы можем... вот это реальная фотография сквозь телескоп сделанная - поверхность Плутона. Ну какие-то детали не видно. Мы видим, что вращается, но никаких деталей четко рассмотреть не можем, далеко. У Плутона обнаружилось несколько спутников, вот они открыты недавно, так что, когда подлетит этот аппарат, мы тоже поближе рассмотрим.

Вот, это целое семейство спутников Плутона, большой спутник Карон и несколько маленьких. Астероиды. Их много, около полумиллиона, но некоторым уже подлетали космические зонды, и их с близкого расстояния изучали, фотографировали. Вот перед вами несколько фотографий. Пока мы не знаем об их природе почти ничего. Не бурили, не ковыряли, никто на них не был, роботы, правда, прикасались к ним два раза. Было два аппарата, которые тихонечко их коснулось. Но как правило посадки на астероиды больших научных результатов пока не давали. Вот замечательный астероид – Веста, крупнейший из всех. Он огромный, сотни километров размер. Недавно рядом с ним побывал зонд космический, и теперь мы его со всех сторон можем увидеть и довольно четко рассмотреть.

Спутники планет. У нас одна - Луна, вот, у Земли – 1 спутник, у Марса – 2 спутника. И вот такое было состояние количества спутников, открытых астрономами к 80-му году, это такой вот год олимпиады ну и классический год сравнения. В этом году астрономия начала быстро развиваться, новые компьютерные технологии появились, и что мы имеем сегодня? Вот так взметнулось количество спутников планет, открытых в последние годы, спасибо телескопам роботам. Человек своим глазом и даже фотоаппаратом не отрыл, но автоматические телескопы делают это очень эффективно. Наша Луна - это, конечно, самый близкий к нам спутник. Это видимая сторона луны, это обратная, которую мы с Земли никогда не увидим, она исследована весьма четко, там были люди. Вокруг Луны постоянно работают орбитальные обсерватории, вот наиболее продвинутая из них, она уже несколько лет вокруг Луны летает, американская, называется Lunar Reconnaince Orbiter, то есть "Лунный орбитальный разведчик". В нем мощный объектив, и он фотографирует все детали на Луне крупнее 30 сантиметров. То есть след человека на ней, космонавта на Луне мы уже видели.

Это место посадки первого экипажа "Аполлон-1" в 69-м году, вот тут осталась нижняя ступень ракеты. Это снимок сделанный тогда, в 69-м, - Нил Армстронг, точнее, его тень. Он фотографирует свою ракету, вот тут, рядом с ним кратер небольшой. А это современный снимок, 2009 года, с орбиты, мы видим кратер, вот тут Нил Армстронг стоял и его ракета. Когда она улетала с Луны, верхняя часть ее с космонавтами улетела, а нижняя осталась на Луне, и она до сих пор там стоит. В ней топливо уже израсходовано. Это место посадки Аполлона-12, вот место прилунения, нижняя часть ракеты. А видите, тропиночки такие протоптаны? Это следы ног астронавтов, вот сюда они ходили. Когда они сели на Луну, они специально выбрали место рядом с ранее прилетевшим туда роботом. За три года до них туда опустился автомат. Вот здесь он опустился, а здесь опустились астронавты. Они пошли обошли этот кратер и встретились с ним, сняли с него кое-какие детальки, привезли их на Землю, то есть сейчас все эти следы с орбиты 40-летней давности наблюдаем. Ну, это Аполлон-14. Тоже вон тропинки протоптанные космонавтами. Вот место посадки, а это, видите, тропинка осталась. От чего она осталась? А вот они за собой какую-то тележку двухколесную возили, такая тачка у них была, научное оборудование перевозить, образцы грунта. А это следы ног астронавтов, шли, топтали пыль Лунную.

Так что сегодня мы все видим с орбитальных аппаратов. Следы - они же никуда не деваются. На Луне ветра нет, дождя нет, следы миллионы лет вот так будут оставаться. Спутники других планет, конечно, исследованы хуже, но надо сказать, они интереснее. Наша Луна довольно холодная, остывшее малопривлекательное тело, а большие спутники других планет, некоторые из них очень интересны.

Вот Юпитер, гигантская планета, у нее много спутников, а четыре из них такие же, как наша Луна, даже два из них покрупнее Луны. Вот смотрите, сравнительный снимок Луны, и в таком же масштабе 4 главных спутника Юпитера. Этот ближайший к Юпитеру, этот самый далекий от Юпитера. Они по удаленности расставлены. Конечно, вот эти два привлекают особое внимание. Ио – ближайший к Юпитеру спутник. Посмотрите, как он шикарно выглядит, совершенно удивительный, яркий цвет. Откуда такой цвет, что это за породы такие новые так ярко выглядят? А оказывается, это соединение серы покрывает поверхность этого спутника, и выбрасываются они из-под поверхности через жерла вулканов. Вот один вулкан, вон другой вулкан, более 50 действующих вулканов. Смотрите, как они действуют. Увеличенная фотография, вот горизонт, край спутника, и там за горизонтом работает один из вулканов. Он выкидывает пары воды, серы, летучих соединений на высоту 300 километров, у нас таких вулканов никто никогда не видел. Там, правда, сила тяжести маленькая, но все равно очень могучие вулканы. Разумеется, вся поверхность забросана этими вулканическими веществами.

Европа. Фото: http://www.nasa.gov

Второй спутник Юпитера – Европа. Совсем другая история. Холодный, похожий на нашу Антарктиду, покрытый толстой ледяной корой, но лед то этот трескается время от времени. Мы понимаем, раз лед трескается и движется, значит под ним жидкая вода. И много косвенных измерений по магнитному полю, по теплу показали, что под толстой ледяной коркой океан жидкой воды. Корка толстая, километров 30 толщиной этот лед, проковырять не так-то легко будет, но под ним стокилометровые глубины океана. Причем соленой воды при комнатной температуре. Представляете? Вода, комнатная температура, там может жизнь быть. Этот океан может быть населен какими-то удивительными существами. В полной темноте они там могут жить, но условия для жизни есть. Вопрос, как туда проникнуть, в этот океан, чтобы их изучить. Если мы где-нибудь найдем свежую открывшуюся полынью, то туда можно будет отправить какой-то робот автоматический. Пока что не находили.

Зато подарок преподнесла система спутников Сатурна. Сатурн - следующая планета-гигант, у нее тоже много спутников, некоторые очень интересные. Сам Сатурн, конечно, замечательная планета. Вот мы его обычно так видим с Земли, в телескопы, когда солнце освещает его прямо, вот здесь вот кольца есть, из пыли состоящие. А вот так Сатурн видит космический аппарат, который залетает за его темную сторону - Солнце там, за планетой, закрыто диском планеты - и мы на просвет видим кольца, совсем другая картина. Вот сравните, это в лоб освещенный Сатурн, а это наоборот освещение, нам на лицо идет свет. Кольца сами по себе загадка, но вряд ли там жизнь может быть, это холодные пылинки, снежинки, а в чем загадка? Как-то странно они летают - эти пылинки и снежинки, по очень выделенным орбитам, вот как честные автомобилисты, каждый по своей линии, не пересекая осевую. Видите, какие выделенные места для полета? А в некоторых местах темнота, там снежинок, пылинок поменьше. Вот как организовалась такая четкая структура у колец Сатурна - мы пока этого понять не можем. Некоторые кольца, недавно открытые, очень большого размера. Вот сам Сатурн со своими общеизвестными кольцами, а недавно открыли огромное газовое, опоясывающее его на большом расстоянии.

Сатурн. Фото: http://www.nasa.gov

Теперь посмотрите на спутник Сатурна, вот больше всех мне этот нравится. Он небольшой, 300 километров примерно размером, но весь как губка, он весь пронизан пещерами, туда можно залезть и гулять внутри спутника. Сила тяжести там такая маленькая, что вы будете весить грамм 20-25, ничего вы не весите практически, рюкзак бы вообще ничего не весил. Для альпинистов это вообще райское место, по таким пещерам... это не альпинисты, а спелеологи, кто в пещеры лазают. Вот это просто спелеологический рай. Но насчет жизни мы знаем, какие там условия. Еще один удивительный спутник Сатурна – Япет. С одной стороны черный как уголь, с другой стороны белый, как свежевыпавший снег. Как он таким оказался, пока непонятно. Наконец, вот этот. Это маленький, раньше не привлекавший к себе внимания спутник Энцелад, его поперечник 500 километров всего лишь, он тоже покрыт ледяной корой, но оказалось, что эта кора в некоторых местах, вот эти места, лопнула, вот свежие разломы в ледяной коре. И когда космический аппарат залетел за ночную сторону спутника и в контровом освещении это место сфотографировал, вот что он увидел. Из этих разломов бьет вода. То есть они открыты, и океан, прямо подводный океан, выпрыгивает в космическое пространство. Не надо пробиваться в него, он сам уже пробился к поверхности.

Летает сейчас в системе Сатурна один аппарат "Кассини", американский, он уже несколько лет там работает. На нем нет биологических приборов. Никто не думал, что природа такой подарок преподнесет, откроет нам океан и выплеснет оттуда воду. Если бы были биологические приборы, можно было бы анализ провести. Два раза этот аппарат Кассини пролетел сквозь эти фонтаны, просто доказал, что это вода, химические анализаторы на нем есть, но проверить эту воду на наличие этих микроорганизмов он не может, у него нет биологических сенсоров.

Наша Земля – планета живая, и раньше на ней условия для жизни были более благоприятны, чем сейчас. Океана было больше, суши почти не было, Земля потихонечку высыхает. Каждые несколько секунд мы теряем 2-3 килограмма воды и воздуха в космическое пространство. Вроде немного, но за миллиарды лет Земля высохнет заметно. В будущем она станет, через несколько миллиардов лет, сухой, и условия для жизни, конечно, будут не такие хорошие, как сегодня. Более того, примерно через 5 миллиардов лет Солнце наше очень сильно изменится и начнет крайне сильно освещать Землю и нагревать ее поверхность, так что надо искать запасную планету и с Земли куда-то переселяться.

Вот в качестве запасной планеты предлагается вот эта. Это один из спутников Сатурна, самый крупный, по имени Титан, и у него есть атмосфера. Видите, даже на этой фотографии мы видим толстый воздушный слой. Толстая, хорошая атмосфера. Давление на поверхности примерно как на Земле, и, что самое любопытное, состоит эта атмосфера, примерно из того же газа, которым сейчас заполнена эта аудитория. Какой тут главный газ, кто скажет? Азот. Тут три четверти азота, а там 90 с лишним процентов азота. Поверхность Титана похожа на Земную. Где Земля, а где Титан, быстро соображайте. Не смотрите наверх. Да, это наша пустыня, родная, на Юге Африки. А эта пустыня, дюна, на Титане. И там и там Дюны, и там и там ветер дует, носит песок, но только здесь у нас песок минеральный, силициум О2, а здесь песок из замерзшей воды. Там холодно, Титан далеко от Солнца, там холодно, -180, поэтому вода всегда там в твердом состоянии, лед песок, камни, ледяные камни.

Титан. Фото: http://www.nasa.gov

А вот снимок, сделанный с высоты 8 километров, когда небольшой зонд садился на поверхность Титана. Это единственный спутник, на который была посадка. Он летел на парашюте, опускался. Это облака, а это поверхность. Смотрите, что это такое? На реку похоже. Ну какие реки могут быть когда -180 градусов? Это речное русло, только течет по нему не вода, а... что может быть при низкой температуре быть жидким?


Есть газы, и их в этом институте изучают, это те газы, которые мы на кухонной плите пользуемся: пропан, бутан, метан и прочие углеводороды, которые при низкой температуре, при нормальном давлении становятся жидкими. Наверное, у некоторых из вас есть дачи, а на даче есть газовые плиты, и вы туда баллоны, не вы, а ваши родители, баллоны с газом возят, вот поболтайте баллон, услышите, как он там, газ в жидком состоянии, находится. Метан, вот облака из метана, дожди идут из метана, и реки текут из метана. Таким образом, запасная планета есть.

Теперь посмотрим подальше. А за пределами нашей солнечной системы есть какие-нибудь интересные планеты? Еще недавно казалось, что их невозможно там обнаружить, ну вот, смотрите, фотография кусочка звездного неба. Звезды мы видим, они яркие, они бьют в глаза, а как заметить планету рядом со звездой? Она маленькая, она слабо светится, и шансов обнаружить планету рядом с яркой звездой астрономы раньше не видели. Тем не менее, тут ситуация видите, какая? 4 фотографии одного участка неба. Делаем с маленькой экспозиции фотографию, видим яркую звезду, но слабосветящуюся планету рядом с ней заметить не можем. Увеличиваем экспозицию, звезда становится такой яркой на фотографии, что заливает своим светом все рядом с собой, и, даже если бы там отметилась планета, все равно в этом ярком Орионе звезды мы бы ее не заметили. Ситуация напоминает нам известную историю. Яркий источник света, маяк бьет нам в глаза, и мы думаем, интересно, рядом с этой мощной лампой что-нибудь там еще, какие-нибудь источники света есть? Как узнать, лампа же ослепляет нас. Ну хорошо, с маяком мы можем потушить. Потушили, о, что-то там, оказывается, еще светилось. Что это такое? Нет, это светлячок. Но планета примерно так же слабо светится по отношению к звезде, рядом с которой она живет, как светлячок рядом с мощным маяком. И тогда астрономы решили: Ладно, не разглядим, но хотя бы узнаем, что она там есть. Придумали вот такой способ, смотрите: звезда, вокруг нее вращается планета, планета по орбитке бегает, но и звезда не остается на месте, под влиянием планеты звезда тоже немножко перемещается, не очень сильно. Вокруг общего центра масс они, как говорят, центр тяжести, они обе движутся. Даже если мы не видим планету, мы же можем заметить, как звезда движется и догадаться о присутствии планеты. И вот физический метод. Мы наблюдаем в телескоп звезду, когда она по орбите, планеты мы не видим, она слабая, а звезда туда-сюда елозит, когда она к нам приближается, ее цвет немножко голубее. Это называется "эффект Доплера", немножко свет становится более коротковолновым, когда от нас, он немножко краснеет.

Вот таким вот образом можно заметить движение звезды, она в телескоп то приближается, то удаляется. Их спектр соблюдается то в красную сторону, то в голубую, и линии в спектре меняют свое положение. Это систематическое изменение может подсказать нам: ага, звезда же не просто так туда-сюда колеблется, наверное, рядом с ней кто-то маленький и тормошит. Этот маленький, может быть, планета. Впервые такое открытие планеты хотели сделать вот эти два человека, это известные американские астрономы, Марси и Батлер, они занялись это задачей, соорудили мощный телескоп, начали наблюдать. А вот эти два человека, швейцарские астронавты, очень известные. Студент, чуть ли не школьник еще тогда был. Они позже занялись этой проблемой, но им повезло. Они навели свой телескоп на ту звезду, которая имела рядом с собой планету, звезда 51 Пегас. И в 95 году впервые заметили колебания звезды систематически и объявили об открытии планет у другой звезды. Планеты у других звезд мы называем экзопланеты, то есть внешние планеты. И они считаются первооткрывателями первой планеты за пределами солнечной системы. Потом они по открывали много, больше всех, у них мощная аппаратура, но это было уже потом. А первое слово сказали 2 швейцарских астронома.

Смотрите, какая ситуация была год назад: это каталог экзопланет, кстати, адрес очень простой - exoplanet.eu (это значит европейский домен), - и вы попадаете в интерактивный каталог обнаруженных за пределами солнечной системы планет. Год назад их было открыто 800 с лишним. Сегодня, если вы зайдете в этот каталог, без нескольких штучек тысяча. То есть за год обнаружили более 100 новых планет рядом с звездами. Это значит, каждые 3 дня мы открываем, мы – это астрономы всего мира, открываем новую планету. Конечно, как правило, планеты находятся рядом со своими звездами, потому что они наиболее сильно тормошат, мы это замечаем, ну, по этой же причине они и нагреты очень сильно, поэтому вряд ли там жизнь может быть. Но уже начали обнаруживать и планеты более или менее похожие на Землю, с такими условиями, как у нас сейчас.

А это система звезды 55-я, рака. А это наша солнечная система, орбита Земли, орбита Юпитера, и в этом же масштабе соседняя с нам звезда и ее планета. В общем эти две похожи на Землю, ну может быть на Венеру с Меркурием. Это очень похожа на наш Юпитер, так что аналоги солнечной системы, можно сказать, уже обнаружены, осталось подыскать жизнь. Вот езе один метод интересный открытия экзопланет, если орбитальная плоскость на ребром представлена, то на каждом обороте планета проходит на фоне диска звезды, и чуть-чуть ее затмевает. И телескоп, особенно космический, легко это выявляет. Вот проходит планета на фоне диска звезды, и яркость звезды немного уменьшается. Это можно заметить и догадаться о присутствии там планеты. Особенно эффективным в этом смысле был вот такой вот телескоп в последние три года, телескоп Кеплер. Он открыл несколько тысяч заподозренных, сейчас еще проверяют эти открытия, экзопланет, но вот недавно он перестал работать, что-то на нем сломалось, но за 3 года работы он открыл столько, что оправдал свое сооружение.

Фото: http://www.nasa.gov

Теперь задача не только знать о том, что там планета, но реально сфотографировать ее, получить от нее свет, изучить этот свет и проверить на наличие жизни, каких-то признаков жизни. Первая фотография экзопланет, вот это реальная, вот здесь она находится, это звезда Фомальгаут на звездном небе, закрытая черным экраном, чтобы она не сильно ослепляла телескоп, и вот тут, год за годом, мы уже несколько лет прослеживаем движение планеты. Видим ее, не просто знаем о ее существовании, а видим. Вот система Фомальгаута, и там, вероятно, изнутрии, близко от звезды тоже есть планета похожая на Землю. Вот еще одна прямая фотография трех экзопланет рядом со звездой, с их материнской звездой. Это еще не портрет звезды, не подумайте, что звезды выглядят вот в калейдоскопе так красиво, нет, это чисто математическая грязь. Дело в том, что на исходном снимке звезда своим светом забивала все это пространство, и, обработав соответствующей математической процедурой, мы смогли как бы притушить свет звезды. Это оставшаяся грязь, но она уже не мешает, и выделить изображение трех планет. Вот они даже в более четком виде.

Хорошо, мы получили фотографии планет, конечно, детали поверхности мы еще нескоро увидим, но мы получили свет от этих планет. Как теперь узнать, жизнь там есть или нет? Вот если б вы рассматривали нашу Землю с большого расстояния только как светящуюся точку, как бы вы могли догадаться, есть ли на ней жизнь? Каким-то образом газы надатмосферные надо изучать. Прежде всего надо обращать внимание на те планеты, которые… Как найти планету, на которой условия похожи на Землю? Что нам надо для жизни в первую очередь? Мне, во всяком случае, нужна вода для жизни, не знаю, как вам. Вода. А на какой планете она может быть? Если слишком близко к Солнцу планета, там жарко, воды нет, она испаряется. Слишком далеко – там лед. Значит, в очень узком диапазоне температур, то есть расстояний, от звезды. Этот узкий диапазон мы называем зоной жизни. Ближе к Солнцу нельзя, дальше от Солнца нельзя, только в узком диапазоне расстояний вода может быть жидкой - в океанах, реках, озерах. Этот коридор расстояний, он понемножку перемещается… я понимаю, вы устали, я тоже устал. У меня не первая лекция сегодня в университете. 5 минут выдержите? Пять, больше и не надо.

Итак, зона жизни – она когда-то была поближе к Солнцу, поскольку Солнце не так мощно светило. Сегодня, по прошествию 4 миллиардов лет она отодвинулась от Солнца, Солнце начинает набирать мощность, становится все более сильным излучателем, но Земля как попадала, так и попадает в зону жизни. А вот в ближайшее время Марс туда попадет, на нем станет теплее. Значит, мы ищем планеты там, и других звезд, тоже попадающих в зону жизни своей звезды. Нашли, теперь нам надо попробовать их исследовать. Для этого астрономы придумали удивительный инструмент, пока это только проект, но, может быть, лет через 15 он будет реализован - гигантский космический инструмент, 4 космических телескопа, а пятый рядом с ними летает, собирает пойманный им свет и создает одно изображение, пользуясь четырьмя вот этими отдельными телескопами.

Эта машина - такой коллектив из телескопов смог бы увидеть далекие планеты, экзопланеты. Но стоит эта машина, сами понимаете, очень дорого, и пока ни у кого на ее сооружение нет денег. Но кое-что придумали и на земле. Если взять 2 наземных телескопа и навести на одну звезду с планеты, я не думаю, что вы все хорошо знаете и любите физику, но кто-то конечно знает явление, когда складываются два луча света, и они взаимно либо усиливают, либо ослабляют эффект друг друга, и вместо одного изображения получается такая линия. И вот изображение звезды у нас… Господа, чуть потише, или все уже? Предел? У кого нет, а у кого уже. Ну все, минутку. Одним словом, если в этом полосатом изображении мы найдем дырочки, вот эти, темные, то сквозь них сможем увидеть слабый свет планеты, и так уже начинают работать астрономы.

Венера. Фото: http://www.http://solarsystem.nasa.gov/

Еще один метод предложил нам Ломоносов, он наш университет организовал, и он 200 лет назад, 250 даже, придумал удивительную вещь. Он наблюдал нашу Венеру, когда она проходила на фоне солнца, и заметил у Венеры тоненький светлый ободочек, и догадался, что это атмосфера, что преломляется солнечный свет в атмосфере. Красивый эксперимент, и теперь мы точно так же можем поступать с далекими экзопланетами, ждать пока они проходят на фоне своей звезды, и ловить свет от этого ободочка, красивая идея. Ну хорошо, поймали свет, запустили его в спектроскоп, получили спектр, и что там скажет о наличии жизни? Во-первых, кислород. Во-вторых, вода. В-третьих, углекислый газ, мы же его выдыхаем. И вот еще газ такой непонятный вроде бы, Ch5 -метан. А он то откуда? Оказывается, многие, да почти все живые организмы, но особенно крупнорогатый скот вовсю из себя выделяет этот самый метан. А еще микробы тоже выделяют. А метан - он быстро разлагается в атмосфере, и если мы найдем в спектре следы метана, то это значит, что там функционирует жизнь, такая жизнь, привычная, как у нас на Земле. Вот 4 биомаркера, которые могут нам пригодиться, когда мы будем исследовать экзопланеты. На этом я подошел к концу, кого это дело заинтересовало, можете такие книжки недавно изданные найти. Тут все про телескопы, тут все про нашу солнечную систему, но и, похвастаюсь в конце концов, мою книжку тоже можете купить, "Компрессия планеты" - много чего написано, а на этом я заканчиваю рассказ.

Image Processing изображений из космоса для CG / Хабр

Приветствую! Меня зовут Тим, я CG артист, режиссёр и автор научно-популярного проекта SGR A. В этой статье я хотел бы рассказать как создаю текстуры космических тел как для своих проектов, так и для кино, используя реальные снимки космических аппаратов.


Большое красное пятно сделано симуляцией дыма и частиц на основе оригинального изображения* (C4D+Octane+x-particles)

Сразу хочу предупредить что статья не является рекламой. Я лишь хочу поделиться результатами своей работы.

Некоторое время назад я увлёкся обработкой изображений с различных космических аппаратов. Довольно занятная штука. Всё началось с того что мне понадобились текстуры планет в очень высоком разрешении. Но их почти нигде не оказалось. И тогда я решил сделать свой собственный сборник текстур Солнечной Системы в 16к. Это оказалось совсем не так просто, как кажется…

Дело в том что нельзя просто скачать обработанные картинки с сайта НАСА и использовать их в своих целях, особенно если речь идёт о коммерческом использовании. Потому что каждый обработанный исходник изображения из космоса имеет авторские права человека, который совершил эту обработку. Прошерстив кучу официальных и неофициальных форумов по этой теме, я понял что самым активным и уважаемым в этом деле считается некий Bjorn Jonsson.

Предположительно он работает в НАСА и ему принадлежит большинство обработанных изображений и составленных карт различных планет и спутников. Именно поэтому мной было принято волевое решение делать практически всё с нуля и использовать сырые исходники, на которые никакие авторские права не распространяются (т.к. изображения сделаны в космосе).

Планеты пришлось собирать буквально по кусочкам, используя изображения на подобии таких:


Кусок поверхности Европы

Изображения с разных космических аппаратов в основном очень низкого качества и чёрно-белые. В идеале должно быть три чб снимка одной области для красного, зелёного и синего каналов, но к сожалению их очень непросто найти и над цветом приходится работать отдельно.

Поиск изображений на сайте OPUS выглядит примерно так:


🙂

Проблему с низким качеством изображений мне помогают решать нейросети. В частности используется софт от Topaz Labs. Каждый исходник чистится от шума, апскейлится в несколько раз и приобретает резкость с помощью трёх разных нейросетей и фотошопа.

Ниже представлен процесс на примере одного изображения части поверхности Ио:


Поверхность Ио до обработки нейронными сетями (800х800)


Поверхность Ио после обработки нейронными сетями (4800х4800)


На основе обработанного изображения создаются каналы Color, Roughness, Normal и Displacement


Финальный результат (C4D+Octane)

Но это только часть космического тела. А нам нужны полноценные текстуры. Поэтому после обработки исходников нейронками, мы начинаем их склеивать в мозаику…

Тут возникает один болезненный момент — полюса планет. Так как для текстуры на шар нам требуется сферическая проекция, то создание полюсов приходится совершать в несколько этапов.

Первым этапом склеиваем полюса во фронтальной проекции с альфа-каналом:


Один из полюсов Юпитера

Далее переходим в 3д редактор и натягиваем их на сферу:

Создаём сферическую камеру и рендерим картинку 360 с пропорциями 2 к 1:

Теперь остаётся только совместить изображения центральной области и полюсов:


Финальный результат текстуры Юпитера

После завершения создания основной карты Color, приступаем к созданию каналов Normal, Roughness, Specular и Displacement.

В этом нам помогает Photoshop. На выходе получаем пять таких вот текстур:


По порядку: Color, Normal, Roughness, Specular и Displacement

Таким образом я сделал коллекцию семи планет Солнечной системы, одного Плутона и шести различных лун в 16к.

Теперь нам остаётся только создать шейдер нашей планеты в любом 3д редакторе и наслаждаться красотой космоса. Тут уже всё зависит от вашего воображения:


Юпитер (C4D+Octane)


Ио (C4D+Octane)

Так-же производились тесты в Unreal Engine 4, предварительно уменьшив размер текстур до 8к. Результат очень порадовал:

Один из примеров использования текстур созданных таким способом можно увидеть в моём короткометражном фильме о космических путешествиях или в тестовом шоте с пролётом мимо Европы

P.S. На самом деле нюансов в разы больше. Например Displacement map, в идеале должна быть 32 битной EXR. Недавно я придумал способ создавать такие карты. Но об этом напишу если только эта тема в принципе кому-то зайдёт.

Спасибо за внимание! Надеюсь что было интересно.

Самые невероятные снимки каждой планеты в нашей солнечной системе

Меркурий, как его видит MESSENGER. НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги

На этом снимке Меркурия, сделанном космическим кораблем NASA Messenger в 2011 году, показаны многочисленные кратеры крошечной горячей планеты, названные в честь писателей, художников и музыкантов.

Венера NASA / JPL

Это немного более устарело, датируется 1996 годом во время миссии Магеллана, также известной как радарный картограф Венеры.Он находится на орбите с 1989 года, но этот снимок - один из наших любимых в его долгом путешествии на вторую планету. Темные пятна по всей планете - это столкновения метеоритов, а большая светлая секция прямо в центре - это Овда Реджио, массивный горный хребет.

EPIC Земля

Вид на Землю из DSCOVR 16 июля 2016 года.

Спустя более 40 лет после того, как знаменитый снимок «Голубой мрамор» показал миру, как наша планета выглядит издалека в великолепных деталях, спутник НАСА DSCOVR начал регулярно делать портреты Земли со своего стабильного положения на расстоянии в миллион миль.

Марс НАСА / Геологическая служба США

Что касается Марса, то мы собираемся вернуться к 1980 году. Недавние усилия на Марсе привели к одним из самых качественных снимков, когда-либо сделанных на Красной планете, но в основном они сделаны рядом или, в последнее время, на поверхности. Это невероятно, но мы действительно искали картину в «мраморном» стиле, и это одна из самых великолепных картин, которые мы когда-либо видели. Это мозаика изображений, сделанных орбитальным аппаратом "Викинг-1". Эта прорезь посередине - Валлес-Маринер, огромный каньон вдоль экватора планеты, который является одним из крупнейших в нашей Солнечной системе.

Юпитер НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наук

Самый красивый снимок Юпитера был сделан, хотите верьте, хотите нет, во время пролета - этот красивый снимок был сделан в ноябре 2003 года с помощью несколько узкой камеры космического корабля НАСА Кассини, когда Кассини был на пути к Сатурн. Интересно, что все, что вы видите на этом изображении, на самом деле является облаком, а не поверхностью самой планеты - белые и желто-коричневые кольца представляют собой разные типы облачного покрова. Это изображение примечательно тем, что эти цвета очень близки к тому, что видит человеческий глаз.

Этот вид с задней подсветкой с Кассини показывает великолепные детали колец Сатурна. Смотри внимательно. Пятнышко слева? Это Земля. НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наук

И когда зонд «Кассини» наконец прошел мимо Юпитера и вышел к Сатурну, все это того стоило, потому что фотографии Сатурна и его спутников составляют необычных . Этот снимок был составлен из 9-часовой фотосессии, которая позволила ученым запечатлеть этот великолепный вид с задней подсветкой.

Уран НАСА / Лаборатория реактивного движения

Бедный Уран.В 1986 году, когда «Вояджер-2» прошел мимо первого «ледяного гиганта» на пути к неизведанному, он выглядел не более чем невыразительной сине-зеленой сферой. Это связано с дымкой метановых облаков, которые являются последним слоем замороженных газов на этой малоизвестной планете. Считается, что где-то внизу есть облака воды, но мы не совсем уверены.

Нептун NASA / JPL

Последняя планета, которая технически является планетой, по мнению ученых (но не нашей сердец ), Нептун был открыт только в 1846 году, и даже тогда он был обнаружен благодаря математическим расчетам, а не наблюдениям - изменениям на орбите Урана привел астронома Алексиса Бруварда к открытию, что там находится другая планета.И это изображение не очень хорошее, потому что «Вояджер-2» в 1989 году посетил Нептун. Трудно понять, что происходит на Нептуне - температура чуть выше абсолютного нуля, его дуют сильнейшие ветры. в солнечной системе (до 1300 миль в час), и на самом деле мы очень мало знаем, как планета была сформирована или работает.

Это наше лучшее изображение Плутона на сегодняшний день.

Глобальная мозаика Плутона, запечатленная космическим аппаратом НАСА New Horizons и опубликованная 24 июля 2015 года, показывает Плутон и его характерную форму сердца с более привлекательными деталями, чем когда-либо.Изображение было создано путем объединения четырех отдельных снимков, полученных с помощью дальномера Reconnaissance Imager (LORRI), с данными цвета, полученными с помощью инструмента Ralph Instrument на New Horizons.

Итак, да, Плутон - это «карликовая планета», а не обычная планета. Но мы не могли оставить это в стороне, особенно со всеми удивительными изображениями, отправленными обратно с пролета New Horizons в 2015 году. То, что когда-то было просто размытым кругом, теперь является чудом высокой четкости с функциями, которые будут держать ученых-планетологов на долгие годы. .

изображений и информации о Солнце, Луне, фазах Луны и планетах

Информация о нашей Солнечной системе

Сейчас в нашей Солнечной системе официально всего восемь планет (в 2006 г. Международный астрономический союз изменил определение понятия «планета» так что Плутон больше не подходит).
Солнечная система состоит из Солнца и других небесных объектов гравитационно. связаны с ним: восемь планет, их 165 известных спутников, три карликовые планеты (включая Плутон) и их четыре известных луны, а также миллиарды малых тел (в том числе астероиды, кометы, метеороиды).

Наша Солнечная система - восемь планет вращаются вокруг Солнца

Планеты расположены в порядке их удаленности от Солнца. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.Шесть из восемь планет, в свою очередь, вращаются вокруг луны. Все планеты, кроме Земли названы в честь богов и богинь из греко-римской мифологии.

Солнце

г. Солнце - безусловно, самый большой объект в Солнечной системе. Это звезда в центр Солнечной системы. Земля и другие материи (в том числе другие планеты, астероиды, метеороиды, кометы и пыль) вращаются вокруг Солнца. Энергия от Солнце (солнечный свет) поддерживает почти все живое на Земле посредством фотосинтеза, и влияет на климат и погоду Земли.

Солнце содержит более 99,8% общей массы Солнечная система (Юпитер содержит большую часть всего остального). В настоящее время масса Солнце на 70% состоит из водорода, на 28% из гелия по массе, другие металлы составляют менее 2%. Это медленно меняется со временем, поскольку Солнце преобразует водород. к гелию в его ядре.

Энергия, выделяемая Солнцем (3,86e33 эрг / сек или 386 миллиардов миллиардов мегаватт) производится реакциями ядерного синтеза. Как он путешествует по направлению к поверхности энергия непрерывно поглощается и повторно излучается при более низких и более низких температурах, чтобы к тому времени, как он достигнет поверхности, это в первую очередь видимый свет.

Меркурий

Меркурий это самая внутренняя и самая маленькая планета в солнечной системе, вращающаяся вокруг Солнца. раз в 88 дней. Его можно увидеть только в утренних или вечерних сумерках.

Физически Меркурий похож на Луну, поскольку он сильно в кратерах. У него нет естественных спутников и никакой существенной атмосферы. В планета имеет большое железное ядро, которое генерирует магнитное поле около 0,1% такой же сильный, как у Земли.

Меркурий - одна из четырех планет земной группы, представляющая собой скалистое тело, подобное Земля. Он состоит примерно из 70% металлического и 30% силикатного материала. Плотность планеты является второй по величине в Солнечной системе и составляет 5,43. г / см³, что лишь немного меньше плотности Земли.

Венера

Венера это вторая планета от Солнца и шестая по величине. Орбита Венеры самый круглый из всех планет с эксцентриситетом менее 1%.

Венера (греч. Афродита; вавилонский: Иштар) - богиня любви и Красота. Планета названа так, вероятно, потому, что она самая яркая из планеты, известные древним.

Фазы Венеры можно увидеть в телескоп с Земли. Галилея наблюдение этого явления было важным свидетельством в пользу теории Коперника. гелиоцентрическая теория Солнечной системы.

Вращение Венеры очень медленное (243 земных дня в день Венеры).Кроме того, периоды вращения Венеры и ее орбиты синхронизированы так, что он всегда обращен к Земле одним и тем же лицом, когда две планеты их самый близкий подход.

Венера иногда считается сестрой Земли. В некотором смысле они очень похожи:
* Венера лишь немного меньше Земли (95% диаметра Земли, 80% массы Земли).
* Оба имеют несколько кратеров, указывающих на относительно молодую поверхность.
* Их плотность и химический состав аналогичны.

Земля

Земля это третья планета от Солнца и пятая по величине. Дом человека вид, его также называют «Планета Земля», «Гайя», «Терра» и «Мир».

71% поверхности Земли покрыто водой. Земля первая известно, что на поверхности планеты есть жидкая вода, и это единственное место в известная вселенная, в которой есть жизнь. Теплоемкость океанов также очень важно для поддержания относительно стабильной температуры Земли.

Земля образовалась около 4,57 миллиарда лет назад. В настоящее время вокруг Земли вращается Солнце один раз за каждые 366,26 оборотов вокруг своей оси (что составляет равняется 365,26 солнечных суток). Ось вращения Земли наклонена на 23,5 °. (вдали от перпендикуляра к его орбитальной плоскости), вызывая сезонные колебания на поверхности планеты.

Земля разделена на несколько слоев, которые имеют различные химические и сейсмические свойства. Корка значительно различается по толщине, она тоньше под океанами, толще под континентами.В отличие от других земных планет земная кора разделена на несколько отдельных твердых пластин, которые самостоятельно парить над раскаленной мантией внизу.

Атмосфера Земли состоит на 77% из азота, на 21% из кислорода со следами аргона, углекислый газ и вода. У Земли есть магнитное поле, которое вместе с преимущественно азотно-кислородная атмосфера, защищает поверхность от радиации это вредно для жизни.


Меркурий, Венера, Земля и Марс

Луна Земли

Луна делает полный оборот вокруг Земли каждые 27.3 дня, а периодические изменения геометрии системы Земля - ​​Луна - Солнце отвечает за лунные фазы, которые повторяются каждые 29,5 дней. Гравитационный притяжения, а центробежные силы, создаваемые вращением Луна и Земля вокруг общей оси, центра масс, в значительной степени ответственны за для приливов на Земле.
Луна - единственное небесное тело, на которое люди отправились и приземлились. на. Американская программа Apollo выполнила первые (и единственные) пилотируемые миссии. на сегодняшний день, в результате чего с 1969 по 1972 год было совершено шесть посадок.

Фазы Луны Земли

Лунная фаза относится к появлению освещенной части Луна глазами наблюдателя на Земле. Луна показывает разные фазы по мере изменения относительной геометрии Солнца, Земли и Луны, появляясь как полнолуние, когда Солнце и Луна находятся на противоположных сторонах Земли, и становятся невидимыми как новолуние (также называемое темной луной), когда они находятся на с той же стороны.

Лунные фазы луны - полнолуние - это когда Солнце и Луна находятся на противоположных сторонах Земли

Марс

Марс это четвертая планета от Солнца в Солнечной системе.Планета названа после Марса, римского бога войны. Его также называют «красный Планета »из-за ее красноватого цвета, если смотреть с Земли.

Марс имеет тонкую атмосферу и одни из самых разнообразных и интересных местность любой из планет земной группы. Это сайт Olympus Mons, самая высокая из известных гор в Солнечной системе и Валлес Маринер, самый большой каньон. Помимо географических особенностей, Марс период вращения и сезонные циклы аналогичны циклам Земля.

Из всех планет в нашей солнечной системе Марс наиболее вероятен, другая чем Земля, так как в ней есть жидкая вода и, возможно, жизнь.

Марс можно увидеть с Земли невооруженным глазом, яркость превзошла только Венерой, Луной и Солнцем (а иногда и Юпитером).

Юпитер

Юпитер это пятая планета от Солнца и, безусловно, самая большая. Юпитер больше более чем в два раза массивнее всех остальных планет вместе взятых (масса Юпитера в 318 раз больше земного).

Юпитер - четвертый по яркости объект на небе (после Солнца, Луны и Венера).

В 1610 году Галилей впервые направил телескоп на небо и обнаружил четыре луны Юпитера Ио, Европа, Ганимед и Каллисто (ныне известные как Галилеевы луны) и записали их движения вперед и назад вокруг Юпитера. Это был первый открытие центра движения, по-видимому, не с центром на Земле. Это был важным аргументом в пользу гелиоцентрической теории движений Коперника. планет.

Юпитер, наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, классифицируется как газ. гигант. Он не состоит в основном из твердого вещества, но на 93% состоит из водорода. и 7% гелий; у него также может быть скалистое ядро ​​из более тяжелых элементов. Так как своего быстрого вращения планета представляет собой сплюснутый сфероид (обладает небольшой но заметная выпуклость вокруг экватора).

Сатурн

Сатурн это шестая планета от Солнца и вторая по величине.

Галилео был первым, кто наблюдал его в телескоп в 1610 году; он отметил его странный вид но был сбит с толку.Ранние наблюдения Сатурна были осложнены тот факт, что Земля проходит через плоскость колец Сатурна каждые несколько лет, пока Сатурн движется по своей орбите. Изображение Сатурна в низком разрешении поэтому кардинально меняется. Только в 1659 году Христиан Гюйгенс правильно вывел геометрию колец.

Как и Юпитер, Сатурн примерно на 75% состоит из водорода и на 25% из гелия со следами вода, метан, аммиак и «камень».

Два видные кольца (A и B) и одно слабое кольцо (C) можно увидеть с Земли.Хотя с Земли они кажутся непрерывными, на самом деле кольца состоят из бесчисленных мелких частиц, каждая на независимой орбите. Они варьируются размером от сантиметра до нескольких метров. Кольца необычайно тонкий: хотя их диаметр составляет 250 000 км и более, они меньше одного километровой толщины. Кольцевые частицы, по-видимому, состоят в основном из воды. лед, но они также могут включать каменистые частицы с ледяным покрытием.

Кольца Сатурна

Когда Сатурн находится в ночном небе, он хорошо виден невооруженным глазом. глаз.Хотя он не такой яркий, как Юпитер, его легко идентифицировать. как планета, потому что она не «мерцает», как звезды. Кольца и более крупные спутники видны в небольшой астрономический телескоп.

Уран

Уран названный в честь греческого бога неба, это седьмая планета от Солнца. Это газовый гигант, третий по диаметру и четвертый по массе.

Уран, первая планета, открытая в наше время, была открыта Уильям Гершель во время систематических поисков неба в свой телескоп 13 марта 1781 г.

Большинство планет вращаются вокруг оси, почти перпендикулярной плоскости эклиптика, но ось Урана почти параллельна эклиптике. На во время пролета "Вояджера-2" южный полюс Урана был направлен почти прямо на Солнце. Это приводит к странному факту, что полярные области Урана получают от Солнца поступает больше энергии, чем от его экваториальных областей. Уран тем не менее, на его экваторе горячее, чем на полюсах.

Уран состоит в основном из горных пород и различных льдов, лишь около 15% водорода и немного гелия.Его атмосфера на 83% состоит из водорода, 15% гелия и 2% метана.

Синий цвет Урана - результат поглощения красного света метаном. в верхних слоях атмосферы. Могут быть цветные полосы, как у Юпитера, но они скрыты от глаз перекрывающим слоем метана.

Как и другие газовые планеты, Уран имеет кольца. Как и у Юпитера, они очень темные, но, как и у Сатурна, они состоят из довольно крупных частиц диаметром до 10 метров в дополнение к мелкой пыли.Есть 11 известных колец, все очень слабые;

Нептун

Нептун это восьмая и самая дальняя из известных планет Солнечной системы. Это четвертая по величине планета по диаметру и третья по массе; В 17 раз больше массы Земли.

Планета названа в честь римского бога моря.

Атмосфера Нептуна в основном состоит из водорода и гелия, с следы метана, которые объясняют голубой цвет планеты.Нептуна синий цвет намного ярче, чем у Урана, имеющего аналогичный количество метана, поэтому предполагается, что неизвестный компонент вызывает у Нептуна насыщенный цвет.

Температура Нептуна в верхней части облаков обычно близка к -218 ° C, один из самых холодных в Солнечной системе из-за большого расстояния от солнце. Однако в центре Нептуна температура около 7000 ° C (13000 ° F), горячее. чем поверхность солнца. Это происходит из-за очень горячих газов и горных пород в центр.

После открытия Урана было замечено, что его орбита не соответствует это должно быть в соответствии с законами Ньютона. Поэтому было предсказано что другая, более далекая планета, должно быть, нарушает орбиту Урана. Нептун впервые был замечен Галле и д'Аррестом 23 сентября 1846 г. расчеты.

Плутон

Бедный Плутон больше не считается планетой в нашей солнечной системе. Орбиты Плутона за орбитой Нептуна.Он намного меньше любого официального планеты и теперь классифицируется как «карликовая планета».

Плутон (слева) по сравнению с Землей

В римской мифологии Плутон (греч .: Аид) - бог подземного мира.

Плутон был открыт в 1930 году случайно. Расчеты, которые позже превратились ошибочно предсказал планету за Нептуном, основываясь на движениях Урана и Нептуна. Не зная об ошибке, Клайд У.Томбо в Лоуэлле Обсерватория в Аризоне провела очень тщательный обзор неба, который обнаружил Плутон. После открытия Плутона было быстро установлено, что Плутон слишком мал, чтобы учесть расхождения в орбитах других планет. Поиск Планеты X продолжался, но ничего не было найдено.

Орбита Плутона очень эксцентрична. Иногда он ближе к Солнцу, чем Нептун (как это было с января 1979 г. по 11 февраля 1999 г.). Плутон вращается в противоположном направлении от большинства других планет.

Состав Плутона неизвестен, но его плотность (около 2 г / см3) указывает на что это, вероятно, смесь из 70% камня и 30% водяного льда, как и Triton

Помогите человечеству

«Вы должны быть тем изменением, которое хотите видеть в мире».
(Мохандас Ганди)

"Когда вынуждены резюмировать общую теорию относительности в одном предложении: Время, пространство и гравитация не существуют отдельно от материи.... Физические объекты не находятся в пространстве, но эти объекты растянуты в пространстве . Таким образом, понятие «пустое пространство» теряет смысл. ... Частица может появиться только как ограниченная область в пространстве, в которой напряженность поля или плотность энергии особенно высоки. ...
свободный, беспрепятственный обмен идеями и научными выводами необходим для здорового развития науки, как и во всех сферах. культурной жизни. ... Мы не должны скрывать от себя, что никакое улучшение нынешней удручающей ситуации невозможно без жестокая борьба; для горстки тех, кто действительно полон решимости что-то сделать, ничтожна по сравнению с массой теплых и заблудшие....
Человечеству понадобится принципиально новый образ мышления, если оно хочет выжить! "( Альберт Эйнштейн )

Наш мир находится в большой беде из-за человеческого поведения, основанного на мифах и обычаях, которые вызывают разрушение Природы и изменение климата. Теперь мы можем вывести самую простую научную теорию реальности - волновую структуру материи в пространстве. Понимая, как мы и все вокруг нас взаимосвязаны затем в Космосе мы можем вывести решения фундаментальных проблем человеческого знания в области физики, философии, метафизики, теологии, образования, здравоохранения, эволюции и экологии, политики и общества.

Это принципиально новый образ мышления, который Эйнштейн осознал, что мы существуем как пространственно протяженные структуры Вселенной - дискретное и обособленное тело иллюзии. Это просто подтверждает интуиции древних философов и мистиков.

В условиях нынешней цензуры в журналах по физике / философии науки (на основе стандартной модели физики элементарных частиц / космологии большого взрыва) Интернет - лучшая надежда на получение новых знаний известен миру.Но это зависит от вас, людей, которым небезразлична наука и общество, осознающих важность истины и реальности.

Помочь легко!

Просто нажмите на ссылку социальной сети ниже или скопируйте красивое изображение или цитату, которая вам нравится, и поделитесь ею. У нас есть замечательная коллекция знаний величайших умов в истории человечества, поэтому люди оценят ваш вклад. Тем самым вы поможете новому поколению ученых увидеть, что существует простое разумное объяснение физической реальности - источник истины и мудрости, единственное лекарство от безумия человека! Спасибо! Джефф Хазелхерст (обновлено в сентябре 2018 г.)

Новая научная истина торжествует не потому, что убеждает своих противников и заставляет их увидеть свет, а потому, что ее противники в конце концов умирают, и вырастает новое поколение, знакомое с ней.( Макс Планк , 1920)

Свяжитесь с Джеффом Хазельхерстом в Facebook

«Все, что необходимо для успеха зла, - это бездействие хороших людей».
(Эдмунд Берк)

«Во времена всеобщего обмана - говорить правду - это революционный акт».
(Джордж Оруэлл)

«Ад - это правда, увиденная слишком поздно».
(Томас Гоббс)







12 фантастических фотографий планет в глубоком космосе

Одним из величайших достижений человечества были миссии по исследованию планет в нашей Солнечной системе, и эти усилия также позволили получить некоторые из самых важных и визуально потрясающих изображений в истории фотографии. .

Фото Левина Дитерле

В этом посте собраны одни из лучших космических снимков планет, начиная с Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, и продвигаясь к самому краю Солнечной системы.

1. Меркурий с космического корабля MESSENGER

На этой фотографии видны кратеры и ударные бассейны на поверхности Меркурия, самой маленькой и ближайшей к Солнцу планеты Солнечной системы. Изображение было получено MESSENGER, космическим роботом, отправленным НАСА в 2004 году для сбора и изучения научных данных о планете.

2. Прохождение Венеры в 2012 г. с космического корабля обсерватории солнечной динамики

На этом потрясающем снимке, сделанном космическим аппаратом НАСА обсерватории солнечной динамики, запечатлен транзит Венеры в 2012 г., при этом планета показана в виде небольшого черного диска, пересекающего динамический ад поверхность Солнца.

Прохождение Венеры происходит, когда вторая ближайшая к Солнцу планета проходит перед звездой, если смотреть с Земли; транзит происходит по схеме 243 года с двумя транзитами с интервалом в восемь лет, а затем большой промежуток между другой парой транзитов - следующая пара транзитов произойдет в 2117 и 2125 годах.

3. Восход Земли от Аполлона 8

Земля - ​​третья планета от Солнца, и с тех пор, как в 20-м веке начались исследования космоса, у фотографов появилась возможность повернуть камеру обратно на нашу родную планету.

Астронавт Уильям Андерс сделал эту замечательную фотографию «восхода Земли» 24 декабря 1968 года во время миссии «Аполлон-8», показав хрупкость и уязвимость Земли в темноте космоса. Фотограф дикой природы Гален Роуэлл назвал снимок «самой влиятельной фотографией окружающей среды, когда-либо сделанной.”

4. Марс с орбитального аппарата" Викинг-1 "

Красивая фотография, представляющая собой составную мозаику Марса, четвертой планеты от Солнца, созданная на основе данных, записанных орбитальным аппаратом" Викинг-1 ", который посетил планету в 1980 году. Шрам Подобным географическим объектам в центре планеты является Валлес-Маринер, который протяженностью 4000 км является одним из крупнейших известных каньонов Солнечной системы.

5. Большое красное пятно Юпитера с космического корабля "Вояджер-1"

Космический зонд "Вояджер-1" сделал эту удивительную фотографию в 1979 году, когда он прошел 5.На высоте 7 миллионов миль над Юпитером, видны бурные облака газа на планете-гиганте. Большое красное пятно на самом деле является колоссальным штормом, в три раза превышающим размер Земли! Он бушевал сотни лет.

Программа «Вояджер» - это космическая миссия с двумя зондами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенная НАСА в 1977 году для исследования Юпитера и Сатурна, внешней части Солнечной системы, гелиосферы - слоя, который окружает Солнечную систему - и, в конечном итоге, путешествовать в глубокое межзвездное пространство.

6. Прохождение Ио через Юпитер от "Вояджера 2"

В 1979 году космический аппарат "Вояджер-2" сделал это изображение, на котором мы видим спутник Юпитера Ио, проходящий над поверхностью планеты. Хотя он выглядит крошечным по сравнению с Юпитером, на самом деле это четвертый по величине спутник в нашей Солнечной системе, и считается, что он имеет более 400 действующих вулканов! Это делает его самым геологически активным объектом в Солнечной системе.

7. Извержение вулкана на Ио с космического корабля «Вояджер-1»

4 марта 1979 года «Вояджер-1» приблизился к Ио, исследуя систему Юпитера и сделав это знаковое изображение взрыва вулкана на поверхности Луны.

8. Сатурн от "Вояджера-1"

После посещения Юпитера и спутников Юпитера зонды "Вояджер" продолжили свое путешествие к шестой от Солнца планете, Сатурну.

«Вояджер-1» сделал этот снимок, когда он пролетел 5,3 миллиона километров от планеты и ее характерных колец. Камера направлена ​​назад на Солнце, поэтому тени и перспектива показывают потрясающий масштаб колец и их спицеподобные детали.

9. Титан с космического корабля Кассини-Гюйгенс

Титан - самый большой спутник Сатурна и одно из самых интересных мест в Солнечной системе.Луна состоит из водяного льда и горных пород, имеет богатую азотом атмосферу, климат с сезонами и особенностями поверхности, которые, как считается, похожи на те, что есть на Земле.

Космический корабль Кассини-Гюйгенс, запущенный в ходе миссии к Сатурну в 1997 году, достиг планеты и ее спутников в 2004 году. Это изображение Титана, сделанное зондом, показывает, что толщина атмосферы Луны составляет сотни километров и может помочь защитить поверхность от вредные солнечные ветры.

10. Уран от "Вояджера 2"

Покинув Сатурн, "Вояджер-2" продолжил свою миссию к Урану, седьмой планете от Солнца.Зонд встретил Уран в январе 1986 года, сделав это жуткое изображение.

Планета имеет необычную ось, которая направлена ​​почти прямо на Солнце, поэтому на планете очень длинные сезоны, когда на каждом полюсе чередуются 42 года прямого солнечного света и 42 года полной темноты.

11. Нептун с «Вояджера 2»

Следующим пунктом назначения «Вояджера-2» после Урана был Нептун, достигнув восьмой и самой дальней планеты от Солнца в августе 1989 года. Зонд обнаружил «Большое темное пятно», которое видно на поверхности планеты. на этой фотографии с миссии.

Предполагается, что это пятно было дырой в облаках, окутывающих планету; Недавние наблюдения космического телескопа Хаббла показывают, что теперь эта особенность исчезла.

12. Бледно-голубая точка с «Вояджера-1»

В 1990 году, через 12 лет после запуска, «Вояджер-1» выполнил свою основную роль по исследованию Юпитера и Сатурна и их лунных систем, и зонд направлялся в глубокий космос для следующего этап в своей миссии.

По просьбе космолога Карла Сагена зонд повернул камеру обратно к центру Солнечной системы и сделал снимок под названием «Бледно-голубая точка», который, возможно, является одним из самых важных изображений в истории фотографии.

На этом изображении мы видим Землю с расстояния 6 миллиардов километров (3,7 миллиарда миль), наша родная планета выглядит как крошечное синее пятнышко в безбрежной тьме космоса. "Вояджер-1" и "Вояджер-1" продолжают путешествовать по гелиооболочке и отправлять нам научную информацию. Вояджер-1 в настоящее время является самым удаленным от Земли созданным человеком объектом.

Зонд находится на грани вылета из Солнечной системы, став первым созданным человеком объектом, сделавшим это.

Об авторе: Алекс Моррис - писатель и исследователь компании Cartridge Save, где мы продаем картриджи с чернилами в Манчестере, Англия.Он увлечен космосом и всегда следит за последними разработками НАСА, оставаясь при этом прочно привязанным к Земле. Нынешний марсоход Mars Curiosity также обеспечивает захватывающие фотографии!

планет - NASA Solar System Exploration

В нашей галактике планет больше, чем звезд. Текущий счетчик на орбите нашей звезды: восемь .

Внутренние скалистые планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс. Новейший марсоход НАСА - Perseverance - приземлился на Марс 2 февраля.18, 2021. Внешние планеты - газовые гиганты Юпитер и Сатурн, а также ледяные гиганты Уран и Нептун.

За Нептуном, господствует новый класс меньших миров, называемых карликовыми планетами, в том числе давний любимый Плутон. За пределами Солнечной системы были открыты тысячи других планет. Ученые называют их экзопланетами (экзо означает «извне»).

Планеты нашей солнечной системы Что такое карликовая планета?

Ключевое различие между планетой и карликовой планетой - это типы объектов, которые делят свою орбиту вокруг Солнца.Плутон, например, не очистил свою орбиту от подобных объектов, в то время как Земля или Юпитер не имеют миров такого же размера на одном и том же пути вокруг Солнца. Как и планеты, карликовые планеты обычно имеют круглую форму (Хаумеа выглядит как надутый футбольный мяч) и вращаются вокруг Солнца.

Вероятно, тысячи карликовых планет ждут своего открытия за пределами Нептуна. Пять самых известных карликовых планет: Церера, Плутон, Макемаке, Хаумеа и Эрида. За исключением Цереры, которая находится в главном поясе астероидов, эти маленькие миры расположены в поясе Койпера.Их считают карликами, потому что они массивные, круглые и вращаются вокруг Солнца, но не расчистили свой орбитальный путь.

Интерактивная солнечная система в реальном времени

Реальные данные в реальном времени: ваше галактическое соседство

Этот смоделированный вид нашей Солнечной системы в верхней части этой страницы (и ниже) основан на реальных данных. Положение планет, лун и космических кораблей показано там, где они сейчас находятся. Эта цифровая система (модель Солнечной системы) работает на легкой, удобной для мобильных устройств версии программного обеспечения NASA Eyes on the Solar System.

Этот снимок посвящен активным миссиям НАСА и избранным миссиям ЕКА. Демонстрация всего действующего международного флота - это на данный момент слишком много данных (но мы над этим работаем!). Активные международные миссии, такие как японский орбитальный аппарат Akatsuki Venus Orbiter и ESA и связанный с Меркурием японский BepiColombo, пока недоступны.

Используйте кнопку HD для загрузки изображений планет с более высоким разрешением. Он может некорректно работать на старых мобильных устройствах. Получайте удовольствие и продолжайте исследовать.

Характеристики восьми планет

В солнечной системе находятся две большие категории планет. Четыре ближайших к Солнцу - Меркурий, Венера, Земля и Марс - это планеты земной группы. У них скалистые поверхности, окруженные относительно неглубокой атмосферой. Газовые и ледяные гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - являются выбросами. Они намного больше, чем планеты земной группы, но их ядра маленькие и ледяные. Большая часть их размера образована комбинацией газов, которые становятся более плотными и горячими по мере приближения к ядру.Всего учёные насчитывают восемь планет. Плутон был реклассифицирован как карликовая планета в 2006 году.

Горячие и холодные

••• Stocktrek Images / Stocktrek Images / Getty Images

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета. Он вращается медленно - примерно дважды на каждые три витка, которые он совершает. Его покрытая кратерами поверхность может выдерживать температуру до 800 градусов по Фаренгейту (426,7 градусов по Цельсию) из-за близости к солнцу. Однако температура на стороне, противоположной солнцу, низкая - около -279 F (-173 C).Немного больше Луны Земли, это самая маленькая планета в Солнечной системе. У него нет ни лун, ни колец, а атмосфера настолько тонкая, что ученые классифицируют ее как экзосферу.

Катастрофа глобального потепления

••• Stocktrek Images / Stocktrek Images / Getty Images

Вторая планета от Солнца, Венера, немного меньше Земли. Из-за относительной близости к Земле это самая большая планета, которую можно увидеть на ночном небе. Поверхность, покрытая кратерами, горячая, ее температура составляет около 900 F (482 ° C), что является результатом безудержного парникового эффекта.Хотя атмосфера далеко не такая толстая, как у любой другой планеты, это самая плотная из планет земной группы и состоит в основном из серной кислоты и углекислого газа. Плотность его атмосферы делает давление воздуха у поверхности в 90 раз больше, чем на Земле. Жара и давление делают планету явно непригодной для жизни.

Home Sweet Home

••• Адам Берри / Getty Images News / Getty Images

Земля, третья планета от Солнца и самая большая планета земного типа, является единственной планетой, на которой обитают живые существа, и единственной известной, на которой обитают живые существа. на поверхности есть жидкая вода.Атмосфера, состоящая в основном из азота, кислорода и углекислого газа, имеет решающее значение для способности Земли поддерживать жизнь. Хотя поверхность Земли в основном состоит из воды, на планете также есть большие массивы суши, на которых расположено потрясающее разнообразие экосистем.

Ржавая планета

••• Stocktrek Images / Stocktrek Images / Getty Images

Звездочеты с древних времен называли Марс, четвертую планету от Солнца, Марс, Красной планетой. Красный цвет поверхности возникает из-за оксида железа или ржавчины в почве.Топография характеризуется большими вулканами и глубокими долинами, а Марс испытывает частые глобальные ураганы. Некоторые особенности поверхности Марса, такие как высохшие русла рек, намекают на возможность того, что вода ранее существовала на планете и все еще может течь под поверхностью. Атмосфера из углекислого газа на Марсе очень тонкая, ее давление составляет всего 1/100 атмосферного давления Земли. Планета холоднее Земли, с температурой поверхности от -171 до 32 F (от -113 до 0 C).

Король Солнечной системы

••• Ларс Ленц / iStock / Getty Images

Дальше от Солнца, за кольцом астероидов, находится самая большая планета в нашей солнечной системе - Юпитер - первая из планет газовых гигантов. .Его характерные цветные рисунки облаков вызваны огромными кружащимися штормами в его атмосфере, которая состоит в основном из водорода, гелия, метана, аммиака и водяного льда. Самая большая и самая характерная из бурь, Большое Красное Пятно, больше Земли. У Юпитера 63 спутника и система слабых колец.

The Ringed One

••• Getty Images / Hulton Archive / Getty Images

Сатурн, шестая планета от Солнца, также является газовым гигантом, и его самая впечатляющая особенность, если смотреть издалека, - это обширное и сложное кольцо система.Кольца вращаются вокруг планеты тонкой полосой толщиной около мили. Радиус Сатурна примерно в 9,5 раз больше, чем у Земли, и вместо одной крошечной луны он может похвастаться 62. Внутреннее пространство Сатурна, как и Юпитер, состоит в основном из водорода и гелия. Приближаясь к ядру, сильное давление превращает газы в жидкости и в конечном итоге в металлическую форму, которая проводит электричество.

Странный шар, который вращается на боку

••• MarcelC / iStock / Getty Images

В то время как большинство планет вращаются вокруг своей оси с небольшим наклоном, ледяной гигант Уран вращается вокруг оси, параллельной своей орбите.Эта холодная планета диаметром 31 518 миль (50 723 км) в четыре раза больше Земли и состоит из большой атмосферы из метана с плотным ядром из замороженного метана. У Урана есть система слабых колец и 27 спутников на орбите.

Way Out There

••• Digital Vision./Photodisc/Getty Images

Голубая планета Нептун - самая удаленная от Солнца планета и, как и Уран, очень холодное место. Температура его поверхности составляет -353 F (-214 C). Из-за удаленности от Солнца и большой орбиты один год на Нептуне равен 165 земным годам.Атмосфера состоит в основном из метана, что придает планете синий цвет. Холодные недра планеты состоят в основном из метанового льда. Как и все внешние планеты, Нептун, как и Уран, имеет диаметр примерно в четыре раза больше Земли. Тринадцать лун и слабая кольцевая система вращаются вокруг планеты.

Руководство для преподавателей: Свиток Солнечной системы

Обзор

Одно из самых стойких заблуждений студентов (и даже взрослых) - это то, сколько места в космосе! Нашу Солнечную систему часто изображают как группу планет, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга, всегда расположенных по прямой линии.Однако, как видно из этого упражнения, относительное расстояние между планетами не очень хорошо умещается на одной странице.

В этом упражнении студенты будут предсказывать масштаб нашей Солнечной системы и расстояние между планетами, а затем проверять свои ответы, используя дроби.

Материалы

Рулон бухгалтерской или туалетной бумаги

Маркеры

Управление

  • Поскольку в задании используются относительные расстояния и дроби, длина каждого листа бумаги не имеет значения.Однако один «размах крыльев» (длина от кончиков пальцев до кончиков пальцев, если вы разводите руки в стороны) обычно является хорошей длиной, чтобы ученики не чувствовали себя слишком тесными, делая свои прогнозы.
  • Попробуйте использовать цветные карандаши и маркеры, чтобы учащиеся угадывали. Затем, как только правильные местоположения будут обсуждены, используйте что-нибудь более смелое, например черный маркер, чтобы иметь возможность быстро увидеть прогнозы в сравнении с правильным размещением каждой планеты.

Предпосылки

Одно из распространенных заблуждений людей о нашей Солнечной системе связано с относительными расстояниями между планетами.

Подумайте, когда бы вы ни видели нашу солнечную систему, представленную в учебниках или изображениях: планеты всегда выровнены, как будто в каком-то многопланетном затмении, и все они находятся на равном расстоянии друг от друга. Но правда в том, что планеты не находятся на прямой линии, и расстояние между планетами сильно различается. Например, среднее расстояние между Землей и Марсом, нашей соседней планетой, составляет около 225 миллионов километров, а расстояние до нашей следующей ближайшей планеты, Юпитера, составляет примерно 630 миллионов километров.И по мере того, как мы удаляемся от Солнца, эти расстояния действительно могут складываться!

Насколько велики планеты и как далеко они друг от друга? Посмотрите, как сравниваются размеры планет и расстояния между ними, в этом видео. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех | Смотрите на YouTube

В результате, когда мы отправляем космический корабль к таким планетам, как Сатурн, нам приходится преодолевать огромные пространства пустого космоса, чтобы добраться туда. Вот почему так мало космических аппаратов побывало на внешних планетах и ​​за их пределами.

Процедуры

  1. Раздайте учащимся полоску бумаги. Попросите учащихся нарисовать и пометить на своем листе Солнце на одном конце и Плутон на другом, используя цветные карандаши или маркеры. (Для наших целей мы включаем Плутон, но Плутон не является планетой. Если хотите, можете обозначить этот конец как «Пояс Койпера».)
  2. Угадайте! Попросите учащихся заполнить оставшиеся объекты нашей солнечной системы в пространстве между Солнцем и Плутоном, обращая внимание на относительные расстояния между объектами.Равномерно ли они расположены? Или одни ближе, чем другие?
  3. Теперь, отметив свои предположения, учащиеся могут найти фактические расстояния между объектами солнечной системы. Сначала попросите их сложить полоску пополам. Обозначьте полужирным цветом середину (отметка 1/2) Урана.
  4. Теперь возьмите сторону, где у вас помечено Солнце, и сложите ее до отметки Урана. Новая складка (на отметке 1/4) - это место, где расположен Сатурн.
  5. Повторите последний шаг, но на этот раз со стороной Плутона. Эта складка (на отметке 3/4) - Нептун.
  6. Начиная снова с Солнца, согните полоску бумаги до отметки Сатурна. Эта новая складка находится на отметке 1/8, и именно там мы найдем Юпитер.
  7. Повторите еще раз, переводя Солнце к новой отметке Юпитера. Это составляет 1/16, и именно здесь находится пояс астероидов.
  8. Еще раз повторяя, на отметке 1/32 мы находим Марс.
  9. Это означает, что все остальные внутренние планеты (Земля, Венера и Меркурий) находятся между Марсом и Солнцем. Поэтому, когда вы слышите, что их называют «внутренними планетами», на это есть веская причина!
  10. Попросите учащихся добавить ключ к своему свитку, чтобы определить, какие отметки являются предположениями, а какие - фактическим местоположением планеты.

Обсуждение

  • Спросите студентов, что их удивило в их догадках по сравнению с фактическим масштабом Солнечной системы?
  • Мы разделили нашу солнечную систему на две группы: внутренние и внешние планеты. Обсудите, как они разбиты и где в моделях студентов это разделение начинается
  • Помимо внутренних и внешних планет, у нас есть другое название для этих групп, основанное на их физических свойствах. Спросите студентов, что они знают о составе внутренних планет по сравнению с внешними планетами, что можно использовать для их различения.
  • Некоторые планеты ближе к Земле, но маленькие, а другие больше, но дальше. Что, по мнению студентов, они могут легко увидеть в ночном небе?

Расширения

астрономия | Определение и факты

Астрономия , наука, охватывающая изучение всех внеземных объектов и явлений. До изобретения телескопа и открытия законов движения и гравитации в 17 веке астрономия в первую очередь занималась записью и предсказанием положения Солнца, Луны и планет, первоначально для календарных и астрологических целей, а затем для навигационных целей. использование и научный интерес.Каталог изучаемых в настоящее время объектов намного шире и включает в себя в порядке увеличения расстояния Солнечную систему, звезды, составляющие Галактику Млечный Путь, и другие, более далекие галактики. С появлением научных космических зондов Земля стала рассматриваться как одна из планет, хотя ее более подробное исследование остается областью наук о Земле.

Популярные вопросы

Что такое астрономия?

Астрономия - это изучение объектов и явлений за пределами Земли.Астрономы изучают такие объекты, как Луна и остальная часть Солнечной системы, через звезды Галактики Млечный Путь и далекие галактики на миллиарды световых лет от нас.

Чем астрономия отличается от космологии?

Сфера астрономии

С конца 19 века астрономия расширилась, включив астрофизику, применение физических и химических знаний для понимания природы небесных объектов и физических процессов, которые контролируют их образование, эволюцию и излучение.Кроме того, газы и частицы пыли вокруг звезд и между ними стали объектами многих исследований. Изучение ядерных реакций, которые обеспечивают энергию, излучаемую звездами, показало, как разнообразие атомов, встречающихся в природе, может быть получено из Вселенной, которая после первых нескольких минут своего существования состояла только из водорода, гелия и небольшого количества атомов углерода. литий. Явлениями самого крупного масштаба занимается космология, изучение эволюции Вселенной. Астрофизика превратила космологию из чисто умозрительной деятельности в современную науку, способную делать предсказания, которые можно проверить.

Несмотря на большие успехи, астрономия все еще подвержена серьезному ограничению: это по своей сути скорее наблюдательная, чем экспериментальная наука. Практически все измерения необходимо проводить на большом расстоянии от интересующих объектов, без контроля таких величин, как их температура, давление или химический состав. Есть несколько исключений из этого ограничения, а именно: метеориты (большинство из которых - из пояса астероидов, хотя некоторые из них - с Луны или Марса), образцы горных пород и почвы, привезенные с Луны, образцы кометной и астероидной пыли, возвращенные роботизированный космический аппарат и частицы межпланетной пыли, собранные в стратосфере или над ней.Их можно исследовать с помощью лабораторных методов, чтобы получить информацию, которую невозможно получить никаким другим способом. В будущем космические миссии могут возвращать поверхностные материалы с Марса или других объектов, но большая часть астрономии, по-видимому, в остальном ограничивается наземными наблюдениями, дополненными наблюдениями с орбитальных спутников и космических зондов дальнего действия и дополненными теорией.

никель-железный метеорит

Никель-железный метеорит из каньона Дьябло, штат Аризона.

© Кеннет В.Pilon / Shutterstock.com

Определение астрономических расстояний

Центральным занятием астрономии является определение расстояний. Без знания астрономических расстояний размер наблюдаемого объекта в космосе оставался бы не более чем угловым диаметром, а яркость звезды не могла быть преобразована в ее истинную излучаемую мощность или светимость. Измерение астрономических расстояний началось с определения диаметра Земли, что послужило основой для триангуляции.В пределах внутренней солнечной системы некоторые расстояния теперь можно лучше определять по времени отражений радара или, в случае Луны, с помощью лазерной локации. Для внешних планет все еще используется триангуляция. За пределами Солнечной системы расстояния до ближайших звезд определяются с помощью триангуляции, в которой диаметр орбиты Земли служит базовой линией, а смещения звездного параллакса являются измеряемыми величинами. Звездные расстояния обычно выражаются астрономами в парсеках (пк), килопарсеках или мегапарсеках.(1 пк = 3,086 × 10 18 см, или около 3,26 светового года [1,92 × 10 13 мили].) Расстояния могут быть измерены с точностью до килопарсека с помощью тригонометрического параллакса ( см. Звезда : определение расстояний до звезд. ). Точность измерений, сделанных с поверхности Земли, ограничена атмосферными эффектами, но измерения, сделанные со спутника Hipparcos в 1990-х годах, расширили шкалу до звезд до 650 парсеков с точностью около одной тысячной угловой секунды. Ожидается, что спутник Gaia будет измерять звезды на расстоянии до 10 килопарсек с точностью 20 процентов.Для более далеких звезд и галактик необходимо использовать менее прямые измерения.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Здесь описаны два общих метода определения галактических расстояний. В первом случае четко идентифицируемый тип звезды используется в качестве эталона, поскольку его светимость хорошо определена. Это требует наблюдения таких звезд, которые находятся достаточно близко к Земле, чтобы их расстояния и светимости были надежно измерены.Такая звезда называется «стандартной свечой». Примерами являются переменные цефеиды, яркость которых периодически изменяется хорошо задокументированным образом, и определенные типы взрывов сверхновых, которые обладают огромной яркостью и, таким образом, могут быть видны на очень больших расстояниях. После калибровки яркости таких более близких стандартных свечей расстояние до более удаленной стандартной свечи можно рассчитать на основе ее калиброванной яркости и ее фактической измеренной интенсивности. (Измеренная интенсивность [ I ] связана со светимостью [ L ] и расстоянием [ d ] по формуле I = L / 4π d 2 .) Стандартная свеча может быть идентифицирована по ее спектру или паттерну регулярных изменений яркости. (Возможно, придется внести поправки на поглощение звездного света межзвездным газом и пылью на больших расстояниях.) Этот метод лежит в основе измерения расстояний до ближайших галактик.

Область спиральной галактики M100 (внизу) с тремя кадрами (вверху), показывающими возрастающую яркость цефеидной переменной. Эти изображения были получены с помощью широкоугольной планетарной камеры 2 (WFPC2) на борту космического телескопа Хаббла (HST).

Д-р Венди Л. Фридман, Обсерватории Института Карнеги в Вашингтоне и НАСА

Второй метод измерения расстояний до галактик использует наблюдение, что расстояния до галактик обычно коррелируют со скоростями, с которыми эти галактики удаляются от Земли (как определено по доплеровскому сдвигу длин волн излучаемого ими света). Эта корреляция выражается в законе Хаббла: скорость = H × расстояние, где H обозначает постоянную Хаббла, которая должна быть определена из наблюдений за скоростью, с которой галактики удаляются.