Шукати в цьому блозі

суботу, 11 червня 2011 р.

Як вимірюють відстань до небесних тіл

На Землі предмет, відстань до якого треба визначити, розглядають одночасно із двох місць, звідки він видний по різних напрямках. Якщо дві людини, що стоять на відстані 10 м один від одного, будуть цілитися з рушниць у той самий предмет, віддалений від них на 100 м, то їхні рушниці не будуть паралельні один одному, як паралельні один одному рейки залізниць. Рушниці обох стрільців утворять між собою кут, що буде тим меншим, чиж далі від стрільців перебуває ціль.
Можна обчислити відстань до мішені, якщо відомі відстань між стрілками й кут, під яким вони бачать мішень. Подібним же способом астрономи визначають відстань до близьких небесних світил  
Знаючи відстань між спостерігачами й кут між напрямками, під яким вони бачать мета, легко можна вирахувати відстань до неї. Це робиться за допомогою тригонометрії. Учені теж "ціляться" на світило, але не з рушниць, а з телескопів. Кут між напрямками двох телескопів на світило визначають по спеціальних приладах з точністю до 1/100, а іноді й до 1/1000 частки секунди дуги.  
Відстань до найбільш близьких до нас небесних світил (Сонця, Місяця, планет) визначається спостереженням їх із двох віддалених одна від одної точок земної кулі  

Небесні світила перебувають дуже далеко від Землі. Щоб помітити розходження в напрямках, по яких видно світило, учені повинні перебувати на відстані багатьох тисяч кілометрів один від одного, інакше кут між напрямками буде такий малий, що його неможливо виміряти. Наприклад, роблять так: один астроном спостерігає світило на півночі Європи, а іншої в той же час - у Південній Африці. Роблячи спостереження із двох віддалених точок земної кулі, астрономи визначили відстані до найбільш близьких до нас небесних світил: Місяця, Сонця й планет. Відстані до найближчих до нас планет тепер точніше всього визначають методами радіоастрономії. Навіть при самих ретельних спробах описаними вище способами не можна визначити відстань до зірок, тому що діаметр земної кулі занадто малий у порівнянні з відстанями до найближчих зірок і, спостерігаючи із протилежних кінців його, не можна помітити розходження в напрямках на зірки. Отже, треба було спостерігати зірку з кінців такого відрізка прямої лінії, що принаймні в тисячі разів по довжині перевищує діаметр земної кулі. Де ж астрономи могли взяти такий відрізок прямої лінії, що на земній кулі ніяк не вміститься? Виявляється, такий відрізок у природі є - це діаметр земної орбіти. Щоб проїхати уздовж діаметра земної орбіти, що дорівнює 300 млн. км, на кур'єрському поїзді, що йде зі швидкістю 100 км/год, довелося б затратити більше 340 років! Але за півроку сама земна куля переносить нас на іншу сторону Сонця, на протилежну точку діаметра своєї орбіти. Лише спостерігаючи таким шляхом, можна помітити мізерно мале розходження в напрямках, по яких видні найближчі зірки. Правда, спостереження при цьому доводиться робити не одночасно, а в моменти, віддалені один від одного проміжком у півроку. За цей час досліджувана зірка переміститься в просторі на величезну відстань внаслідок свого руху. Але ця відстань мізерно мало в порівнянні з відстанню від нас до зірки, і його можна не брати до уваги. Точно так само для артилериста, що обчислює багатокілометрову відстань до позиції ворога, не має значення пересування кого-небудь у ворожому стані на крок уперед або назад. Його обчислення будуть досить точні без обліку довжини цього кроку.
Відстань до більш далеких небесних світил (зірок) визначається спостереженнями із протилежних точок земної орбіти 

Однак спостереження навіть із протилежних кінців діаметра земної орбіти довгий час не давали необхідних результатів. Занадто малі кути між напрямками, і для їхнього виміру була потрібна величезна точність.
Тільки в 30-х роках XIX ст.  В. Я. Струве вперше визначив відстань до зірки Вега (сама яскрава зірка із сузір'я Ліри) і тим самим поклав початок точному визначенню зоряних відстаней. Незабаром були визначені відстані до цілого ряду зірок.
Виявилося, що навіть найближчі до Землі зірки в тисячі разів далі самої далекої планети - Плутона. Такі відстані виражати в кілометрах незручно. Тому їх виражають в одиницях часу, яке потрібно світлу, щоб пройти ці відстані. Світло рухається дуже швидко й за 1 с поширюється на 300 тис. км. Коли блискає блискавка, то світло її доходить до нас за мізерно малу частку секунди. Від Місяця до Землі світло йде 1 1/4 с, від Сонця - 8 хв 20 с, від самої далекої планети - Плутона - близько 5 год, а від найближчої зірки - більше 4 років! Кур'єрський поїзд, ідучи без зупинки зі швидкістю 100 км/год, добрався б до найближчої зірки, називаною альфою Центавра, тільки через 46 млн. років; за 3-4 млн. років до неї долетів би сучасний літак. Але ж альфа Центавра - найближча до нас зірка! Відстань від Землі до неї мізерно мало в порівнянні з відстанню до далеких зірок Чумацького Шляху.
Описаний спосіб визначення відстаней до зірок застосуємо тільки для порівняно близьких до Сонячної системи зірок. Для зірок більш далеких він не годиться - занадто малий діаметр земної орбіти в порівнянні з відстанями в тисячі й більше світлового років. Астрономи мають тепер у своєму розпорядженні інші методи визначення відстаней до дуже далеких зірок.
Виміри відстаней до зірок остаточно довели, що всі зірки перебувають від нас на різних відстанях і зовсім не розташовані на поверхні круглого купола, яким нам здається зоряне нічне небо. Воно нам здається куполом, перекинутим над Землею, або сферою, що оточує з усіх боків нашу планету, тільки тому, що неозброєне око не сприймає розходження у відстанях до різних зірок.
Якби яка-небудь планета, навіть набагато більша, ніж Юпітер, перебувала від Землі на відстані найближчої зірки, то для нас вона була б зовсім невидима. На такій величезній відстані Сонце освітлювало б неї занадто слабко, та й по дорозі назад до нас відбите нею світло слабшало б занадто сильно. Зірки ж світять власним, надзвичайно яскравим світлом, тобто є самосвітними тілами. Таким чином, ми можемо розділити Всесвіт на Сонячну систему (найближчі до нас околиці) і нескінченний світ, що лежить за її межами. Цей світ складається з незліченної кількості зірок, подібних до нашого Сонця.  

Немає коментарів:

Дописати коментар