9

Галактика

Галактика, в перекладі з грецької мови - молоко. Назва нашої Галактики - Молочний Шлях, українська народна назва - Чумацький Шлях.

Галактика - це велика зоряна система що складається із зір, зоряних скупчень, пилових і газових туманностей, розсіяного газу і пилу. До нашої Галактики входять Сонце і сонячна система (планети). Вік Галактик понад 10 млрд. років. Залежно від розмірів у Галактиках міститься до 100 млрд. зір. Галактики спостерігаються у вигляді світлих туманних плям круглої, овальної або неправильної форми. За структурою розрізняють три типи Галактик: спіральні, еліптичні й неправильні, рідше бувають кільцеві. Галактики, що е джерелами радіовипромінювання, називаються радіогалактиками. В них відбуваються бурхливі процеси, які супроводяться викидами речовини. Сучасні телескопи дають змогу спостерігати Галактики на відстані до 3-4 млрд. світлових років. На більших віддалях (до 12 млрд. світлових років) спостерігаються зореподібні радіоджерела - квазари. Потужністю випромінювання вони перевершують найбільші за розміром Галактики. За хімічним складом квазари дуже близькі до газових туманностей. В них значний надлишок ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювання порівняно зі звичайними зорями.

Зорі є джерелом променевої енергії, що створюється в їхніх надрах і випромінюється у космічний простір. Зорі складаються з сильно нагрітого іонізованого газу, стиснутого спільним гравітаційним тяжінням. При заглибленні в надра зорі тиск, густина і температура газу зростають (в центрі зорі температура досягає 15-20 млн. градусів). Джерелом енергії є ядерні реакції перетворення легких хімічних елементів на важчі (в основному водню на гелій). Температуру зовнішніх шарів зорі визначають за їх кольором: червоні зорі мають 2000 - 3000 ⁰ С, жовті - 6000 -7000 ⁰ С, білі - 12000 ⁰ С, голубі - 25000 ⁰ С. Основні типи зір за розміром - гіганти і карлики. До останніх належить і наше Сонце.

Існує багато зір з різними особливостями. Це подвійні зорі (вони обертаються навколо спільного центра маси), нейтронні та змінні (перебувають у нестаціонарному стані). Нейтронні зорі - це надгусті зорі, речовина яких складається в основному з виродженого газу нейтронів з невеликою домішкою інших елементарних частинок. Маса нейтронної зорі близька до маси Сонця. Вони є кінцевими стадіями еволюції зір з масами до двох мас Сонця і утворюються після спалахів наднових зір. Нейтронні зорі виявляють себе як пульсари, а також як барстери - зорі з потужним випромінюванням енергії в рентгенівському діапазоні, що спалахують з величезною енергією. Змінні зорі розрізняються як зорі з потужним випромінюванням у рентгенівському діапазоні, з потужними магнітними полями, з великою кількістю металів та ін. Неозброєним оком на всій небесній сфері видно близько 6000 сильних зір, а у потужні телескопи видно більш слабкі зорі - їх мільярди.

Чорні діри - це щільні астрофізичні об'єкти, які створюють настільки велику силу тяжіння, що ніякі як завгодно швидкі частинки не можуть відірватися з їхньої поверхні. Пошуки їх у Всесвіті - одна з актуальних задач астрофізики. Припускають, що чорні діри можуть бути невидимими компонентами деяких подвійних систем. Виявити їх при цьому можна по рентгенівському випромінюванню, яке виникає в наслідок перетікання газу на чорну діру з сусідньої (звичайної) зорі. Припускають також, що в ядрах активних Галактик і квазарах можуть бути надмасивні чорні діри.

Галактичні туманності - це газові, пилові або газо-пилові хмари, що входять до складу Галактик. За формою розрізняють дифузні, планетарні, залишки вибуху наднових зір та ін. Дифузні туманності - це складові частини загального газопилового шару Галактики. Їх поділяють на емісійні, відбивні та темні Галактичні туманності. Емісійні Галактичні туманності - частина газового шару, що світиться внаслідок збудження її ультрафіолетовим випромінюванням однієї або кількох сусідніх гарячих зір (люмінесценція). Світіння емісійних Галактичних туманностей згасає в процесі старіння збуджуючих зір. Світіння відбивних Галактичних туманностей зумовлене розсіянням світла сусідніх менш гарячих зір. Різниця між темними і відбивними Галактичними туманностями в тому, що поблизу темних туманностей немає освітлюючих зір. У певних умовах такі туманності можуть втрачати гравітаційну стійкість, стискаючись з наступним подрібненням і утворенням протозір. Іноді всі три типи дифузних Галактичних туманностей трапляються в єдиному комплексі. Планетарні Галактичні туманності, залишки вибуху наднових зір та інші, відносяться до туманностей, що безпосередньо пов'язані із зорями, в процесі еволюції яких вони виникли. Планетарна Галактична туманність - це кільцеподібна або аморфна туманність, в центрі якої міститься ядро, яке збуджує люмінесцентне світіння туманності. Ці туманності та їхні ядра утворюються в процесі еволюції червоних гігантів. Всередині туманності іноді спостерігають пульсар - залишок зорі яка вибухнула.

Комети (з грецької - волосатий) - одна з груп малих тіл Сонячної системи. Вони рухаються навколо сонця по витягнутих орбітах, підходячи до нього в перигелії на малі відстані. Комети з еліптичними орбітами називаються періодичними. Періоди поділяються на короткі, проміжні і довгі. Існують комети, що рухаються по параболічних і гіперболічних орбітах. Обігнувши Сонце, багато з них залишають Сонячну систему назавжди. Майже у всіх комет спостерігається схоже на планетарну туманність голова, в центрі якої іноді видно зореподібне згущення (фотометричне ядро). Реальне ядро комети являє собою монолітну брилу льоду з домішками легких речовин та пилових часток. Навколо ядра утворюється газопилова оболонка - кома, розміри якої поступово збільшуються. В яскравих кометах часто спостерігаються витікання з ядер, які формують хвіст комети. Видимі розміри комети дуже різноманітні. Голови деяких комет перевищують розмірами Сонце, а хвости іноді простягаються на сотні млн. кілометрів. При кожному повернені періодичні комети втрачають частину своєї речовини. Внаслідок їх руйнування утворюються метеорні потоки.

МЕРКУРІЙ, найближча до Сонця велика планета Сонячної системи

Особливості руху

Меркурій рухається навколо Сонця по сильно витягнутій еліптичній орбіті, площина якої нахилена до площини екліптики під кутом 7?00'15”. Відстань Меркурія від Сонця змінюється від 46,08 млн. км до 68,86 млн. км. Період обертання навколо Сонця (меркуріанський рік) складає 87,97 земної доби, а середній інтервал між однаковими фазами (синодичний період) 115,9 земної доби. Тривалість сонячної доби на Меркурії дорівнює 176 земній добі. Відстань Меркурія від Землі змінюється від 82 до 217 млн. км. Максимальний кутовий розмір планети при спостереженні з Землі складає 13”, мінімальний - 5”. Середня швидкість руху Меркурія по орбіті навколо Сонця - 47,89 км/с.

Період обертання Меркурія навколо своєї осі дорівнює 58,6461 ± 0,0005 доби, що складає 2/3 від періоду обертання навколо Сонця. Ця обставина є результатом дії приливного тертя і моменту гравітаційних сил , що крутить , із боку Сонця, обумовленого тим, що на Меркурії розподіл мас не є строго концентричним (центр мас усунута стосовно геометричного центру планети). Обертання Меркурія навколо Сонця і його власне обертання призводять до тому, що тривалість сонячної доби на планеті дорівнює трьом зоряним меркуріанським добам або двом меркуріанським рокам і складає біля 175,92 земної доби.

Вісь обертання Меркурія нахилена до площини його орбіти не більш ніж на 3 , завдяки чому помітних сезонних змін на цій планеті не повинно існувати. Для спостережень з Землі Меркурій - важкий об'єкт, тому що він видимою уявою ніколи не віддалиться від Сонця більше чим на 28 , унаслідок чого його припадає спостерігати завжди на фоні вечірньої або ранкової зорі негідно над обрієм. Крім того, у цю пору фаза планети (тобто ріг при планеті між напрямками на Сонце і на Землю) близька до 90, і спостерігач бачить освітлену лише половину її диска.

Розміри, форма і маса Меркурія

За формою Меркурій близький до кулі з екваторіальним радіусом (2440 ± 2) км, що приблизно в 2,6 разу менше, ніж у Землі. Різниця полуовісей екваторіального еліпса планети складає біля 1 км; екваторіальне і полярне стиски незначні. Відхилення геометричного центру планети (кулі) від центру мас - порядку півтора кілометрів. Площа поверхні Меркурія в 6,8 разів, а обсяг - у 17,8 разів менше, ніж у Землі.

Маса Меркурія дорівнює 3,31 1023 кг, що приблизно в 18 разів менше маси Землі. Середня густина близька до земної і складає 5,44 г/см3. Прискорення вільного падіння поблизу поверхні 3,7 м/с².

Температура і рельєф поверхні Меркурія

Як найближча до Сонця планета, Меркурій одержує від центрального світила значно велику енергію, чим, наприклад, Земля (у середньому в 10 разів). Через витягнутості орбіти потік енергії від Сонця варіюється приблизно в два рази. Велика тривалість дня і ночі призводить до того, що яскраві температури (щовимірюються по інфрачервоному випромінюванню відповідно до закону теплового випромінювання Планка) на «денний» і на «нічний» сторонах поверхні Меркурія при середній відстані від Сонця можуть змінюватися приблизно від 600 ДО до 100 ДО. Але вже на глибині декількох десятків сантиметрів значних коливань температури немає, що є слідством дуже низкою теплопровідності порід.

Поверхня Меркурія, покрита роздрібненою речовиною базальтового типу, досить темна. Судячи зі спостережень із Землі і фотографіям із космічних апаратів, вона в цілому схожа на поверхню Місяця, хоча контраст між темними і світлими ділянками виражена слабше. Поряд із кратерами (як правило, менше глибокими, чим на Місяці) є пагорби і долини.

Атмосфера і фізичні поля

Над поверхнею Меркурія є сліди дуже розрідженої атмосфери, що містить, крім гелію, також водень, вуглекислий газ, вуглець, кисень і благародні гази (аргон, неон). Близькість Сонця обумовлює суттєвий вплив на Меркурій сонячного вітру. Завдяки цій близькості значно і приливний вплив Сонця на Меркурій, що повинно призводити до виникнення над поверхнею планети електричного поля, напруженість якого може бути приблизно вдвічі більше, ніж у «поля ясної погоди» над поверхнею Землі, і відрізняється від останнього порівняльною стабільністю.

На Меркурії є і магнітне поле. Магнітний дипольний момент Меркурія дорівнює 4,9 * 1022 Гс*см³, що приблизно на чотири порядки менше, ніж у Землі; проте, оскільки напруженості поля обернено пропорційні кубу радіуса планет, то на Меркурії і на Землі вони близькі один по одному розміру.

Модель внутрішньої будови

Запропоновано декілька моделей внутрішньої будови Меркурія. Відповідно до найбільше поширеного (хоча і попередньому) думці планета складається з гарячого, що поступово остигає залізонікелевого ядра і силікатної оболонки, на межі між який температура може наближатися до 103 С. На частку ядра припадає більше половини маси планети.

Сатурн

Подібно Юпітеру Сатурн, друга за розмірами планета Сонячної системи, являє собою велику швидко обертаючу кулю( з періодом 10, 23 години), який складається в основному з рідкого водню та гелію, вкутаний міцним шаром атмосфери, яка складається з 94% водню та 6% гелія.

На відміну від Юпітера смуги на Сатурні досягають дуже високих широт - 78 градусів. Гігантське овальне утворення розміром із Землю, розташоване недалеко від північного полюса, назване Великою Коричневою плямою, також виявлено декілька менших коричневих плям. Невисока контрастність кольорів пов'язана з тим, що через низькі температури в надхмарній атмосфері Сатурна, де пара аміаку виморожується, формується щільний прошарок туману, який ховає структуру поясів та зон, тому на Сатурні їх видно не так чітко, як на Юпітері.

Візитною карткою Сатурна є його знамениті кільця, які оточують планету навколо екватора та складаються з множини льодяних частин з розмірами від долі міліметра до декількох метрів. Вісь обертання Сатурна нахилена до площини його орбіти на 26⁰ 44, тому при його русі по орбіті кільця змінюють свою орієнтацію по відношенню до Землі. Коли площина кільця перетинає Землю, навіть в середні телескопи роздивитися їх не вдається , так як їх товщина лише декілька десятків метрів, але ширина кільця досягає 137000 км. Кільця обертаються навколо Сатурна , до речі згідно закону Кеплера, швидкість обертання внутрішньої частини кільця більше ніж зовнішньої.

Існує три основних кільця, названих А, В та С. Їх можна без особливих проблем відрізнити з Землі. Є імена й у більш слабих кілець : D, E,F. При ближчому спостереженні виявляється, що кілець велика множина. Між кільцями існують щілини, де нема частинок . Та з щілин, яку можна з Землі побачити в середній телескоп , названа щілиною Касині. В ясні ночі з гарних телескопів можна побачити й менші щілини.

Кільця являють собою залишки протопланетної хмари, яка породила всі тіла Сонячної системи. На тих відстанях від планет на якій обертається більша доля частин кільця, виникнення супутників неможливе через гравітаційну взаємодію самої планети, яка руйнує всі більш чи менш великі тіла. Частини кілець багаторазово стикаються, руйнуються та знову злипаються. Вони настільки тендітні, що поступаються в цьому самому тендітному снігу, який тільки можна собі уявити.

Потік сонячної енергії, який досягає в Сатурна в 91 раз менше ніж у Землі. Температура на нижній границі хмар Сатурна становить 150°К. Однак, тепловий потік від Сатурна в два рази перевищує потік енергії, яка отримана від Сонця. Джерелом цієї внутрішньої енергії згідно гіпотезі, енергія, що виділяється за рахунок гравітаційної диференціації речовини, коли більш тяжкий гелій повільно занурюються в надра планети.

Магнітне поле Сатурна має унікальний характер. Вісь диполя співпадає з віссю обертання планети на відміну від Землі, Меркурія та Юпітера. Магнітосфера Сатурна має симетричний вид. Радіаційні пояси мають правильну форму, причому в них спостерігаються порожні порожнини, де заряджені частини виметаються супутниками або кільцями. За супутниками Сатурна тягнуться хвости із нейтральних та іонізованих молекул та атомів газу, які складають величезні тори на орбітах. Одним з джерел такого тора є верхня атмосфера Титана, самого великого супутника Сатурна.

Сатурн має, по менший мірі, 28 супутників( раніше було відомо 18) та 12 з них - більше 100 км. в діаметрі. Всі супутники, крім Гіперіона та Феби, повернуті к Сатурну однією стороною. Останні 10 супутників Сатурна були знайдені на протязі 6 тижнів. Повідомлення об відкритті останніх чотирьох було опубліковано на початку грудня 2000 р. Обмежена кількість спостережень не дозволило астрономам отримати вичерпну інформацію о них та навіть точно розрахувати їх орбіти. Припускається, щ о ці супутники являють собою невеликі льодяні космічні тіла, які в свій час були захоплені гравітаційним полем Сатурну.