Sternfreunde Borken e
Підказка щодо спостережень у січні 2008 року
Наприклад, наша земля має масу 598111128892500000 000 000 000 кг (5,981 * 1024 кг). Газовий гігант Юпітер у 317 разів важчий за Землю. Натомість Сатурн важчий за Землю лише в 95 разів. Легкий, враховуючи його розмір. Щільність 0,69 г/см настільки низька, що Сатурн плавав би у земному океані. Це цифри, від яких у деяких читачів Бріджит паморочиться голова. Давайте дослідимо питання про те, як астрономи зважують ці великі небесні тіла, або, сказати краще: Як ви визначаєте маси віддалених небесних тіл? Вражає те, що ми можемо зважити маленькі точки світла на нічному небі. Але почнемо спочатку.
Давайте швидко поглянемо на калькулятор і побачимо, яку силу приваблює до жінки жінка масою 69 кг. Тоді сила буде гравітаційною константою 6,672 * 10 ^ -11 мі/кг sІ x 5,981 * 10 ^ 24 кг (маса землі) x 69 кг (маса жінки), поділена на квадрат 6 378 000 м (тобто радіус Землі в квадраті) . Один отримує, чує і дивується: 677 ньютонів. Насправді я хотів залишити математичні виведення, але це просто так весело. Давайте відправимо жінку на Місяць, щоб посадити її на ваги. Ваги будуть показувати шосту частину ваги, тобто 113 ньютонів. А тепер стає цікаво. Жінка стає вагою для місяця. Радіус Місяця становить 1738 000 м. Нам потрібно лише повернути формулу так, щоб розрахувати масу Місяця, тобто вага жінки 113 Ньютонів, помножена на квадрат радіуса Місяця (1 738 000І), поділений на гравітаційну константу, помножену на масу Жінка І ви отримуєте 7,40 * 10 ^ 22 кг за місяць.
Цим ми зробили перший крок до визначення маси астрономічних тіл. На жаль, метод досить непрактичний і швидко досягає своїх меж. На втіху дослідників, жінка поводиться лише як випробуване тіло, яке можна замінити. Навіть якщо це не зовсім комплімент і може викликати протести серед жінок. Наприклад, земля є хорошим зразком для визначення маси Сонця. Він обертається навколо Сонця в радіусі 149,6 млн км за один рік. За цими даними можна розрахувати відцентрову силу землі. Не хвилюйся, ми зараз цього робити не будемо. Відцентрова сила та сила тяжіння виключають одне одного, інакше земна орбіта не буде стабільною. Якщо гравітаційна сила та радіус орбіти відомі, то легко розрахувати масу Сонця. Результат - 2 * 1030 кг, тобто 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кг. Це щось, чи не так?
Транзит Венери, 8 червня 2004 р
Хоча планети можна використовувати як зразки для Сонця, маси планет можна визначити, визначивши орбіти супутників, які їх обертають. Супутники вважаються випробувальними тілами в гравітаційному полі планети. Це допустимо до тих пір, поки маси досліджуваних зразків будуть мізерно малі порівняно з масами планет. І тут справа така.
З зірками справа не така проста. У більшості випадків не так просто визначити масу безпосередньо. Пряме визначення маси може бути здійснено лише у випадку подвійних зірок, взаємна орбіта яких відома. Якщо ви знаєте орбіти, ви можете використовувати 3-й закон Кеплера для обчислення загальної маси обох зірок. Масова частка двох орбіт, що обертаються, обернено пропорційна великим піввісям їх орбіт. Процедура подібна до визначення маси Сонця за допомогою орбіт планет. Однак у випадку з двійковими зірками не можна обов'язково вважати, що один із партнерів має левову частку маси, як це відбувається з планетами у випадку Сонця.
У будь-якому випадку, дотепер можна було дослідити кілька сотень зірок таким чином. Було зроблено наступне відкриття. Маса зірок корелює зі свіченістю зірок. Чим важча зірка, тим вона марніша з її енергетичним бюджетом. Світність до маси поводиться як L
mі. Наприклад, для зірки, світність якої вдвічі перевищує сонячну, це означає масу 8 сонячних мас.
Отже, зірка з чотириразовою сонячною світністю мала б масу 64 сонячні маси. За допомогою цього дуже простого закону астроном може поставити значну частину зірок на ваги. Йому просто потрібно знати світність зірки. Його найважливішим інструментом для цього є діаграма Герцшпрунга-Рассела, в якій зірки віднесені до спектральних класів. Спектральний клас дає астроному необхідну інформацію про світність зірки. Це можливо, оскільки зірки в основному структуровані і функціонують однаково. Такі властивості, як маса, світність і колір зірки, залежать один від одного. Так само і з людьми. Відповідно, громіздка людина важка і споживає порівняно велику кількість їжі, щоб пояснити це на простому прикладі. Якщо б зірка хотіла зареєструватися у Weight Watchers, вона повинна була б вказати свій спектральний клас у реєстраційній формі.
Власне кажучи, відношення маса-світність, як описано тут, стосується лише зірок головної послідовності. Не існує надійного розрахунку маси гігантських червоних зірок, білих карликів або чорних дір. Тут повинні використовуватися окремі моделі.
У випадку зірок і планет визначені маси дуже добре вписуються в концепції астрономів. Справа стає більш загадковою з галактиками, скупченнями галактик та самим Всесвітом. За останні роки там були зроблені курйозні відкриття. Висловлювання Ньютона про те, що він би насолоджувався краплею знань, поки перед ним океан правди, є як ніколи актуальним для сучасної астрономії та астрофізики.
Крайова галактика NGC 891 у сузір'ї
Андромеда
Завжди по колу - Штернбе-
руху в галактиках
діаграма
Діаграма знову графічно показує проблему.Для цієї проблеми існує поки два підходи до її вирішення: Перший і дуже суперечливий підхід - це теорія МУСА (Modified Newtonian Dynamics), згідно з якою інерція маси зменшується на великих відстанях від центру маси і швидкості руху у зовнішніх районах галактик дозволяється залишатися високими, не викидаючи галактики свою масу. MOON може добре описати поведінку зірок у галактиках, але має недолік, що це лише опис поведінки, але не дає пояснення явища.
Тому можна надати лише дуже розмиту інформацію про масові скупчення, такі як скупчення галактик. Астрономи спостерігають за світловою речовиною і можуть проводити підрахунок галактик. Ви можете вивчити швидкості галактик у скупченні галактик і використовувати це для оцінки маси скупчення галактик. Темна матерія тут особливо видно. Часто в скупченнях галактик є лише кілька яскравих, великих галактик. Левову частку становлять малі карликові галактики, деякі з яких складаються на понад 99% з невідомої темної речовини. Простір між галактиками теж не порожній. Галактики рухаються в тонкому міжгалактичному газі, який складається переважно з іонізованого водню, температура якого перевищує 100 мільйонів градусів Цельсія. Цей тонкий газ можна виявити лише в рентгенівському світлі. Однак це не сприяє вирішальній частині загальної маси, яка знаходиться в скупченнях галактик.
Астрономам нічого не залишається, як шукати далі, щоб розкрити секрет зниклої маси. І мені нічого не залишається, як призначити більше фізичних вправ і менше калорій, щоб повернути собі штани.
Знову з новим роком,
Крістіан Оверхаус
Відвідувачів: 174.428 | Останнє оновлення: 1 червня 2008 р