Ako sa hviezdy líšia od planét: detaily a zaujímavé body. Ako vidieť hviezdy a planéty v blízkosti Slnka

Priestor bez života nie je vôbec pustý. Spája v sebe obrovskú masu všelijakých tiel rôzneho charakteru, veľkosti a s rôznymi názvami. Medzi nimi sú meteory, meteority, kométy, ohnivé gule, planéty a hviezdy. Navyše, každá z kategórií kozmických telies v sebe je rozdelená aj na typy, pričom rozdiel medzi nimi často pochopí len skúsený astronóm. Zatiaľ sa pokúsme pochopiť základné princípy, napríklad ako sa hviezdy líšia od planét.

Hlavný rozdiel

Hneď prvým, základným a nepopierateľným rozdielom je schopnosť svietiť. Každá hviezda nevyhnutne vyžaruje svetlo, ale planéta túto vlastnosť nemá. Neďaleké planéty samozrejme tiež vyzerajú ako svetelné škvrny – ako výrečný príklad môže poslúžiť Venuša. Ale toto nie je jej vlastná žiara, ona je len „zrkadlo“, ktoré odráža svetlo skutočného zdroja – Slnka.

Mimochodom, toto je veľmi dobrý spôsob, ako rozlíšiť planétu od hviezdy čisto vizuálne, bez ďalších optických prístrojov. Ak svetelná bodka na nočnej oblohe „žmurká“, teda bliká, môžete si byť istí, že ide o hviezdu. Ak je svetlo vychádzajúce z nebeského objektu rovnomerné a konštantné, potom odráža svetlo najbližšieho svietidla. A toto je úplne prvé a jasné znamenie, ktoré nám ukazuje, ako sa hviezdy líšia od planét.

Druhý rozdiel vyplývajúci z prvého

Schopnosť vyžarovať svetlo je charakteristická len pre veľmi horúce povrchy. Ako príklad si vezmite kov, ktorý sám nežiari. Ale ak sa zahreje na požadovanú teplotu, kovový predmet sa zahrieva a vyžaruje svetlo, aj keď slabo.

Takže druhá vec, ktorá odlišuje hviezdy od planét, je veľmi vysoká teplota týchto kozmických telies. To je dôvod, prečo hviezdy žiaria. Ani na povrchu najchladnejšej hviezdy teplota neklesne pod 2000 stupňov K. Zvyčajne sa hviezdne teploty merajú v Kelvinoch, na rozdiel od nám známych stupňov Celzia.

Naše Slnko je oveľa teplejšie, v rôznych obdobiach sa jeho povrch zohreje na 5000 alebo dokonca 6000 K. To znamená, že „podľa nášho názoru“ bude 4726,85 - 5726,85 ° C, čo je tiež pôsobivé.

Potrebné objasnenie

Tieto teploty sú typické len pre povrchy hviezd. Ďalším spôsobom, akým sa hviezdy líšia od planét, je to, že vo vnútri sú oveľa teplejšie ako vonku. Dokonca aj povrchové teploty na niektorých hviezdach dosahujú 6000 K a v strede hviezd sa pravdepodobne premenia na milióny stupňov Celzia! Zatiaľ neexistujú žiadne príležitosti, žiadne potrebné vybavenie, dokonca ani výpočtový vzorec, pomocou ktorého by bolo možné určiť vnútorné „stupne“ hviezd.

Rozmery a pohyb

Veľkosti hviezd a planét sa líšia rovnako grandiózne. V porovnaní s nebeskými „lucernami“ sú planéty len zrnkami piesku. A to platí pre hmotnosť (hmotnosť) aj objem. Ak sa namiesto Slnka umiestni do stredu voľného priestoru stredne veľké jablko, potom na označenie polohy Zeme bude potrebný hrášok umiestnený stovky metrov. Porovnanie hviezd tiež ukazuje, že objem hviezd je tisíckrát alebo dokonca miliónkrát väčší ako objem vo vesmíre, ktorý zaberajú prvé hviezdy. S množstvom tupých iných pomerov. Faktom je, že všetky planéty sú pevné telesá. A hviezdy sú väčšinou plynné, inak by boli jednoducho nemožné, s ktorými sú zabezpečené vysoké teploty svietidiel.

Aký je rozdiel medzi planétou a hviezdou? Planéta má podľa definície trajektóriu pohybu nazývanú orbita. A nutne obklopuje hviezdu ako vážnejšia.Hviezda je na oblohe nehybná. Ak máte trpezlivosť a niekoľko nocí sledujete určitú časť oblohy, pohyb planéty je možné vidieť aj slabo vyzbrojeným okom (alespoň sa nezaobídete bez amatérskeho ďalekohľadu).

Pridané vlastnosti

Veľkosti hviezd a planét nemožno určiť okom. Ale niektoré rozdiely, ktoré presne charakterizujú, vyžadujú ešte špecifickejšie vybavenie. Takže chemické zloženie, ktoré je k dispozícii na určenie, presne povie, či je pred nami planéta alebo hviezda. Koniec koncov, svietidlá sú plynní obri, preto pozostávajú z ľahkých prvkov. A planéty obsahujú väčšinou pevné komponenty.

Nepriamym znakom môže byť prítomnosť satelitu (alebo aj niekoľkých). Nachádzajú sa iba na planétach. Ak však nie je pozorovaný satelit, vôbec to neznamená, že máme pred sebou hviezdu – niektorým planétam sa darí aj bez takýchto „susedov“.

Astronómovia majú ďalší znak, ktorý určuje, či je novoobjavené kozmické teleso planétou. Obežná dráha, po ktorej sa pohybuje, by nemala obsahovať cudzie predmety, zhruba povedané úlomky. Satelity sa za také nepovažujú, sú dosť veľké, inak by spadli na povrch. Toto pravidlo bolo prijaté pomerne nedávno - v roku 2006. Vďaka nemu, Eris, Ceres a - pozor! - Pluto sa teraz považuje za nie plné, ale

Astronomické výpočty

Vedci sú veľmi zvedaví. Keďže veľmi dobre vedeli, ako sa hviezdy líšia od planét, boli zvedaví, čo sa stane, keď hmotnosť planéty prekročí napríklad veľkosť Slnka. Ukázalo sa, že takýto nárast veľkosti planéty by viedol k prudkému zvýšeniu tlaku v jadre kozmického telesa; potom teplota dosiahne milión (alebo niekoľko) stupňov; začnú jadrové a termonukleárne reakcie – a namiesto planéty získame novonarodenú hviezdu.

Astronómovia pomocou Spitzerovho teleskopu objavili v okolí bieleho trpaslíka G29-38 prachové častice obsahujúce prvky kometárnej hmoty, čo umožnilo špekulovať o možnosti existencie komét a planét na vonkajších dráhach mŕtvych hviezd.

Podľa existujúcej teórie sa bieli trpaslíci tvoria z hviezd podobných nášmu Slnku: v jednej fáze svojho vývoja sa hviezdy stanú červenými obrami a potom sa v priebehu miliónov rokov v dôsledku silných výbuchov premenia na bielych trpaslíkov. Ak hviezda G29-38 kedysi mala planéty, potom ich mal pohltiť vznik červeného obra. Ale planéty a kométy obiehajúce po vonkajších dráhach by mohli prežiť smrť hviezdy.

Túto hypotézu po prvýkrát potvrdili astronómovia, ktorí objavili prachový disk obiehajúci okolo hviezdy G29-38, z ktorej sa asi pred 500 miliónmi rokov stal biely trpaslík. Podľa vedcov sa prach vytvoril oveľa neskôr ako výbuch hviezdy. Tento objav je prvým dôkazom, že kométy a planéty môžu prežiť hviezdy, okolo ktorých obiehajú. Pozorovania teleskopom Spitzer urobia predpoklady o vývoji systémov, ako je naša slnečná sústava.

„Je možné, že prach okolo bieleho trpaslíka G29-38, ktorý bol zistený pomocou vesmírneho teleskopu Spitzer, vznikol relatívne nedávno. Môžu to byť pozostatky kométy, ktorá sa vymanila z vonkajšej obežnej dráhy a rozpadla sa pod vplyvom gravitačných síl hviezdy,“ komentuje Dr. William Rich (William Reach) zo Spitzer Science Center na California Institute of Technology v Pasadene. .

Dôvodom skúmania okolia mŕtvej hviezdy bolo objavenie podivného zdroja infračerveného žiarenia v blízkosti G29-38 inými observatóriami. Výkonný Spitzerov infračervený spektrometer umožnil nielen detailne vidieť tento zdroj - prachový disk, ale aj určiť jeho molekulárnu štruktúru, ktorá sa ukázala byť podobná štruktúre komét v slnečnej sústave, uvádza SpaceFlightNow.

„Našli sme veľké množstvo kontaminovaných silikátových častíc, ktorých veľkosť naznačuje, že ich zdrojom bola kométa, a nie akýkoľvek iný vesmírny objekt,“ hovorí astronóm Marc Kuchner (Marc Kuchner) z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbelt, štát Maryland. V našej slnečnej sústave kométy „žijú“ v studených pohraničných oblastiach nazývaných Kuiperov pás a Oortov oblak. A iba ak niečo naruší ich dráhy, ako napríklad iné kométy alebo vonkajšie planéty, začnú pravidelne cestovať k Slnku. Pre mnohé kométy sa táto plavba končí smrťou – buď sa pomaly zrútia, preletia príliš blízko Slnka, alebo sa zrazia s planétami, ako je napríklad kométa Schumacher-Levy 9, ktorá v júli 1994 spadla na Jupiter.

Hoci najpravdepodobnejším zdrojom prachu v okolí G29–38 je kométa, existujú aj iné hypotézy. Podľa jedného z nich môže ísť o nový protoplanetárny disk vznikajúci okolo bieleho trpaslíka.

Rakúsky fyzik Christian Doppler (1803–1853) by bol prekvapený, keby vedel, že vďaka fyzikálnemu efektu, ktorý opísal v roku 1842 a neskôr po ňom pomenovali, dôjde na začiatku 20. storočia k najneočakávanejšiemu astronomickému objavu: a koncom 20. storočia dôjde k najočakávanejšiemu objavu v histórii astronómie.

Už ste uhádli, že nečakaným objavom bol objav rozpínania vesmíru, meraného červeným posunom čiar v spektrách vzdialených galaxií. A najočakávanejším objavom v žiadnom prípade nebolo univerzálne meradlo: v roku 1995 astronómovia dokázali, že planéty sa točia nielen okolo Slnka, ale aj okolo iných hviezd mimo slnečnej sústavy.

Mnoho starovekých autorít si bolo istých, že v zásade nie je možné urobiť takýto objav. Napríklad veľký Aristoteles veril, že Zem je jedinečná a neexistujú žiadne iné ako ona. Niektorí myslitelia však vyjadrili nádej na existenciu „extrasolárnych“ planét – spomeňte si na Giordana Bruna! Avšak aj tí, ktorí verili v „viacnásobné svety“, pochopili, že je technicky mimoriadne ťažké, ak nie nemožné, odhaliť planéty v blízkosti najbližších hviezd. Pred vynálezom ďalekohľadu takáto úloha ani nebola kladená a o možnosti existencie iných planetárnych systémov sa hovorilo len špekulatívne. Ale ešte pred polstoročím astronómovia, vyzbrojení už veľmi pokročilými ďalekohľadmi, považovali hľadanie exoplanét – planét okolo iných hviezd – za nepodstatné zamestnanie, za úlohu pre vzdialených potomkov.

Skutočne, z technického hľadiska vyzerala situácia beznádejne. Začiatkom 60. rokov teda astronómovia a fyzici diskutovali o možnosti detekcie troch typov hypotetických objektov – čiernych dier, neutrónových hviezd a exoplanét. Pravda, dva z týchto troch pojmov ešte ani neboli vynájdené – ide o čierne diery a exoplanéty, no mnohí sami verili v existenciu objektov tohto druhu. Čo sa týka čiernych dier, možnosť ich detekcie sa vo všeobecnosti zdala nad rámec rozumu – napokon, z definície sú neviditeľné. V roku 1967 sa náhodou podarilo odhaliť rýchlo rotujúce neutrónové hviezdy so silným magnetickým poľom – rádiové pulzary. Bol to však nečakaný „dar“ od rádioastronómie, ktorý na začiatku 60. rokov nikto neočakával. O niekoľko rokov neskôr boli objavené pribúdajúce röntgenové pulzary – neutrónové hviezdy, ktoré zachytávajú hmotu z normálnej susednej hviezdy. A len 30 rokov po tom, čo bol problém uznaný ako „beznádejný“, takmer súčasne (1995–96) boli objavené jednotlivé chladiace neutrónové hviezdy a planéty okolo iných hviezd! Predpoveď sa v istom zmysle ukázala ako správna: objavy oboch objektov sa ukázali byť rovnako náročné, no udiali sa oveľa skôr, ako sa očakávalo.

Rozmanitosť planét

Je zvláštne, že v rovnakom čase, v roku 1996, bol objavený ďalší typ hypotetických objektov, ktoré zaujímajú medzipolohu medzi hviezdami a planétami - hnedí trpaslíci, ktorí sa líšia od obrovských planét, ako je Jupiter, iba tým, že v ranom štádiu vývoja sú termonukleárne reakcia zahŕňajúca vzácny ťažký izotop vodíka - deutérium, ktorý však výrazne neprispieva k svietivosti trpaslíka. A v tých istých rokoch bolo objavených množstvo malých planét na periférii slnečnej sústavy - v Kuiperovom páse. V roku 1995 sa ukázalo, že túto oblasť obýva množstvo telies s charakteristickou veľkosťou stoviek a tisícok kilometrov, z ktorých niektoré sú väčšie ako Pluto a majú svoje satelity. Pokiaľ ide o ich hmotnosti, objekty Kuiperovho pásu vyplnili medzeru medzi planétami a asteroidmi a hnedí trpaslíci medzeru medzi planétami a hviezdami. V tejto súvislosti bolo potrebné presne definovať pojem „planéta“.

Horná hranica hmotnosti planét, ktorá ich oddeľuje od hnedých trpaslíkov a od hviezd vo všeobecnosti, bola určená na základe ich vnútorného energetického zdroja. Všeobecne sa uznáva, že planéta je objekt, v ktorom sa v celej histórii nevyskytli reakcie jadrovej fúzie. Ako ukazujú výpočty uskutočnené pre telesá normálneho (t.j. slnečného) chemického zloženia, pri formovaní vesmírnych objektov s hmotnosťou viac ako 13 hmotností Jupitera ( M Yu) na konci štádia ich gravitačnej kompresie teplota v strede dosiahne niekoľko miliónov kelvinov, čo vedie k rozvoju termonukleárnej reakcie zahŕňajúcej deutérium. Pri menších hmotnostiach objektov v ich hĺbkach nedochádza k jadrovým reakciám. Preto omša v 13 M Yu sa považuje za maximálnu hmotnosť planéty. Objekty s hmotnosťou od 13 do 70 M Yu sa nazývajú hnedí trpaslíci. A ešte hmotnejšie sú hviezdy, v ktorých dochádza k termonukleárnemu spaľovaniu bežného ľahkého izotopu vodíka. (Pre informáciu: 1 M Yu = 318 hmotností Zeme ( M H) = 0,001 hmotnosti Slnka ( M C) \u003d 2 10 27 kg.)

Hnedí trpaslíci majú vo svojich vonkajších prejavoch bližšie k planétam ako k hviezdam. V procese formovania sa v dôsledku gravitačnej kontrakcie všetky tieto telesá najskôr zahrievajú a ich svietivosť sa rýchlo zvyšuje. Potom po dosiahnutí hydrostatickej rovnováhy a zastavení stláčania sa ich povrch začne ochladzovať a svietivosť klesá. Pri hviezdach sa chladenie zastaví na dlhší čas po nástupe termonukleárnych reakcií a ich vstupe do stacionárneho režimu. U hnedých trpaslíkov sa ochladzovanie pri spaľovaní deutéria spomalí len mierne. A povrch planét sa ochladzuje monotónne. V dôsledku toho sa planéty aj hnedí trpaslíci v priebehu stoviek miliónov rokov prakticky ochladzujú, zatiaľ čo hviezdy s nízkou hmotnosťou zostávajú horúce tisíckrát dlhšie. Napriek tomu, podľa formálneho znaku - prítomnosti alebo neprítomnosti termonukleárnych reakcií - sú planéty a hnedí trpaslíci od seba oddelení.

Spodná hranica hmotností planét, oddeľujúca ich od asteroidov, má aj fyzikálne opodstatnenie. Minimálna hmotnosť planéty je tá, pri ktorej tlak gravitácie v útrobách planéty ešte prevyšuje silu jej materiálu. Vo svojej najvšeobecnejšej podobe je teda „planéta“ definovaná ako nebeské teleso, ktoré je dostatočne masívne na to, aby mu vlastná gravitácia dala guľovitý tvar, ale nie dostatočne masívne na to, aby v jeho hĺbkach prebiehali termonukleárne reakcie. Tento rozsah hmotností siaha približne od 1 % hmotnosti Mesiaca do 13 hmotností Jupitera, t. j. od 7,10 20 kg do 2,10 28 kg.

Samotný pojem „planéta“ sa však astronómov rozdelil do niekoľkých podtypov v súvislosti s charakterom orbitálneho pohybu. Po prvé, ak teleso planetárnej hmotnosti obieha okolo väčšieho podobného telesa, potom sa nazýva satelit (príkladom je náš Mesiac). Vlastná planéta (niekedy nazývaná aj „klasická planéta“) je definovaná ako objekt slnečnej sústavy, ktorý je dostatočne masívny na to, aby vplyvom vlastnej gravitácie nadobudol hydrostaticky rovnovážny (guľovitý) tvar, a zároveň nemá mať teleso porovnateľné s ňou vedľa hmotnosti na obežnej dráhe. Tieto podmienky spĺňajú iba Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Nakoniec bola predstavená nová trieda objektov v slnečnej sústave – „trpasličie planéty“ alebo „trpasličie planéty“. Tieto telesá musia spĺňať nasledujúce podmienky: otáčať sa okolo Slnka; nebyť satelitom planéty; mať dostatočnú hmotnosť, aby gravitačná sila prevyšovala odpor hmoty a teleso planéty malo guľovitý tvar; nemá takú veľkú hmotnosť, aby dokázala vyčistiť okolie svojej obežnej dráhy od iných telies. Prototypom trpasličích planét bolo Pluto (priemer 2310 km) a je ich zatiaľ päť: okrem Pluta sú to Eris (2330 km), Haumea (1200 km), Makemake (1400 km) a Ceres ( 975 × 909 km), predtým považovaný za najväčší asteroid.

V slnečnej sústave sa teda nachádzajú: 1) klasické planéty; 2) trpasličie planéty; 3) satelity s hmotnosťou planét (je ich asi tucet), ktoré možno nazvať „satelitné planéty“. Objekt s hmotnosťou planéty mimo slnečnej sústavy sa nazýva „exoplanéta“ alebo „extrasolárna planéta“. Doteraz sú tieto výrazy rovnaké, pokiaľ ide o frekvenciu používania a význam (pripomeňme, že grécka predpona exo- znamená „vonku“, „vonku“). Oba tieto výrazy sa dnes takmer bez výnimky vzťahujú na planéty gravitačne viazané na akúkoľvek inú hviezdu ako Slnko. Nezávislé planéty žijúce v medzihviezdnom priestore však už boli nájdené a pravdepodobne existujú v značnom počte. Vo vzťahu k nim sa zvyčajne používa termín „voľne plávajúce planéty“.

K 14. marcu 2012 je potvrdený objav 760 exoplanét v 609 planetárnych sústavách. Zároveň sto systémov obsahuje najmenej dve planéty a dve - najmenej šesť. Najbližšia exoplanéta bola nájdená okolo hviezdy ε Eridani, 10 svetelných rokov od Slnka. Prevažná väčšina exoplanét bola objavená pomocou rôznych nepriamych detekčných metód, no niektoré už boli pozorované priamo. Väčšina pozorovaných exoplanét sú plynní obri ako Jupiter a Saturn, ktoré obiehajú blízko hviezdy. Je zrejmé, že je to spôsobené obmedzenými možnosťami registračných metód: masívna planéta na krátkodobej obežnej dráhe je ľahšie detekovateľná. Ale každý rok je možné objaviť od hviezdy menej hmotné a vzdialenejšie planéty. Už boli objavené objekty, ktoré sa od Zeme takmer nelíšia v hmotnostných a orbitálnych parametroch.

Metódy vyhľadávania exoplanét

Bolo navrhnutých pomerne veľa rôznych metód na hľadanie exoplanét, ale všimneme si len tie (tabuľka 1), ktoré sa už osvedčili a stručne ich rozoberieme. Ďalšie metódy sú buď vo vývoji, alebo zatiaľ nepriniesli výsledky.

Priame pozorovanie exoplanét. Planéty sú chladné telesá, samy nevyžarujú svetlo, ale len odrážajú lúče svojho slnka. Planétu nachádzajúcu sa ďaleko od hviezdy je preto v optickom dosahu takmer nemožné odhaliť. Ale aj keď sa planéta pohybuje blízko hviezdy a je dobre osvetlená jej lúčmi, je pre nás ťažké ju rozlíšiť, pretože samotná hviezda je oveľa jasnejšia.

Skúsme sa pozrieť na našu slnečnú sústavu zboku, napríklad od najbližšej hviezdy α Kentaur k nám. Vzdialenosť k nemu je 4,34 svetelných rokov alebo 275 tisíc astronomických jednotiek (pripomeňme: 1 astronomická jednotka = 1 AU = 150 miliónov km - to je vzdialenosť od Zeme k Slnku). Pre tamojšieho pozorovateľa bude Slnko svietiť rovnako jasne ako hviezda Vega na zemskej oblohe. A jas našich planét sa ukáže ako veľmi slabý a navyše silne závislý od orientácie dennej pologule planéty v jej smere. Tabuľka 2 ukazuje „najpriaznivejšie“ hodnoty uhlovej vzdialenosti planét od Slnka a ich optickú jasnosť. Je jasné, že ich nemožno realizovať súčasne: pri maximálnej uhlovej vzdialenosti planéty od Slnka bude jej jasnosť približne polovičná. Ako vidíte, Jupiter je lídrom v detekovateľnosti, za ním nasleduje Venuša, Saturn a Zem. Všeobecne možno povedať, že najväčšie moderné teleskopy by mohli ľahko odhaliť takéto slabé objekty, ak by vedľa nich na oblohe nebola extrémne jasná hviezda. Ale pre vzdialeného pozorovateľa je uhlová vzdialenosť planét od Slnka veľmi malá, čo sťažuje úlohu ich detekcie.

Astronómovia však teraz vytvárajú prístroje, ktoré tento problém vyriešia. Napríklad obraz jasnej hviezdy môže byť prekrytý clonou, aby jej svetlo neprekážalo pri hľadaní blízkej planéty. Takýto prístroj sa nazýva hviezdny koronograf. Iná metóda zahŕňa „uhasenie“ svetla hviezdy v dôsledku interferencie jej svetelných lúčov, ktoré zachytávajú dva alebo viaceré blízke ďalekohľady – takzvaný hviezdny interferometer. Keďže hviezda a planéta nachádzajúca sa vedľa nej sú pozorované v mierne odlišných smeroch, pomocou hviezdneho interferometra (zmenou vzdialenosti medzi ďalekohľadmi alebo voľbou správneho okamihu pozorovania) je možné dosiahnuť takmer úplné zánik svetlo hviezdy a zároveň - zosilnenie svetla planéty. Oba popisované prístroje – koronograf aj interferometer – sú veľmi citlivé na vplyv zemskej atmosféry, takže pre úspešnú prevádzku budú zrejme musieť byť dopravené na obežnú dráhu blízko Zeme.

Meranie jasu hviezdy. Nepriama metóda zisťovania exoplanét - metóda prechodov - je založená na pozorovaní jasu hviezdy, na pozadí disku, na ktorom sa planéta pohybuje. Len pre pozorovateľa, ktorý sa nachádza v rovine obežnej dráhy exoplanéty, by mala z času na čas zatieniť svoju hviezdu. Ak je to hviezda ako Slnko a exoplanéta ako Jupiter, ktorej priemer je 10-krát menší ako Slnko, potom v dôsledku takéhoto zatmenia sa jas hviezdy zníži o 1%. To je možné vidieť pomocou pozemného ďalekohľadu. Ale exoplanéta veľkosti Zeme by pokryla len 0,01 % povrchu hviezdy a taký malý pokles jasu je ťažké merať cez turbulentnú atmosféru Zeme; na to je potrebný vesmírny ďalekohľad.

Druhým problémom tejto metódy je, že podiel exoplanét, ktorých orbitálna rovina je presne orientovaná k Zemi, je veľmi malý. Okrem toho zatmenie trvá niekoľko hodín a interval medzi zatmeniami je roky. Opakovane však boli pozorované prechody exoplanét popred hviezdy.

Existuje aj veľmi exotická metóda hľadania jednotlivých planét, voľne „driftujúcich“ v medzihviezdnom priestore. Takéto teleso je možné odhaliť účinkom gravitačnej šošovky, ku ktorému dochádza v momente, keď neviditeľná planéta prechádza na pozadí vzdialenej hviezdy. Planéta svojim gravitačným poľom skresľuje priebeh svetelných lúčov prichádzajúcich z hviezdy na Zem; ako obyčajná šošovka koncentruje svetlo a zvyšuje jas hviezdy pre pozemského pozorovateľa. Ide o časovo veľmi náročnú metódu hľadania exoplanét, vyžadujúcu dlhodobé pozorovanie jasnosti tisícok, ba až miliónov hviezd. Ale automatizácia astronomických pozorovaní už umožňuje jeho využitie.

Z týchto dôvodov je hlavná úloha pri hľadaní exoplanét ako Zem priradená vesmírnym prístrojom. Od roku 2007 pozoruje európska družica COROT pomocou 27 cm ďalekohľadu vybaveného citlivým fotometrom. Hľadanie planét sa vykonáva metódou prechodov. Objavených už bolo niekoľko obrovských planét a dokonca aj jedna planéta, ktorej veľkosť je len o niečo väčšia ako Zem. V roku 2009 bola na heliocentrickú dráhu vypustená družica Kepler (NASA) teleskopom s priemerom 95 cm, schopným nepretržite merať jas viac ako 100 000 hviezd. Pomocou tohto teleskopu už boli objavené stovky exoplanét.

Meranie polohy hviezdy. Za veľmi sľubné sa považujú metódy, ktoré merajú pohyb hviezdy spôsobený rotáciou planéty okolo nej. Ako príklad uveďme opäť slnečnú sústavu. Masívny Jupiter ovplyvňuje Slnko najsilnejšie: v prvej aproximácii možno náš planetárny systém vo všeobecnosti považovať za binárny systém Slnka a Jupitera, oddelené vzdialenosťou 5,2 AU. a cirkuluje s periódou asi 12 rokov okolo spoločného ťažiska. Keďže Slnko je asi 1000-krát hmotnejšie ako Jupiter, je rovnaký počet krát bližšie k stredu hmoty. To znamená, že Slnko s periódou asi 12 rokov obieha po kružnici s polomerom 5,2 AU / 1000 = 0,0052 AU, ktorá je len o málo väčšia ako polomer samotného Slnka. Z hviezdy α Centauri je polomer tohto kruhu viditeľný pod uhlom 0,004 "" . (Ide o veľmi malý uhol: pod týmto uhlom vidíme hrúbku ceruzky zo vzdialenosti takmer 360 km.) Ale astronómovia sú schopní zmerať také malé uhly, a preto už niekoľko desaťročí pozorujú blízke hviezdy v r. nádej, že si všimneme ich periodické „chvenie“ spôsobené prítomnosťou planét. Najnovšie sa to podarilo z povrchu Zeme, no vyhliadky na astrometrické hľadanie exoplanét sú samozrejme spojené s vypustením špecializovaných satelitov schopných merať polohy hviezd s presnosťou miliarcsekúnd.

Meranie rýchlosti hviezdy. Periodické oscilácie hviezdy si môžete všimnúť nielen zmenou jej zdanlivej polohy na oblohe, ale aj zmenou vzdialenosti k nej. Zvážte znova systém Jupiter-Slnko, ktorý má pomer hmotnosti 1:1000. Keďže Jupiter obieha rýchlosťou 13 km/s, rýchlosť Slnka na jeho vlastnej malej obežnej dráhe okolo ťažiska systému je 13 m/s. Pre vzdialeného pozorovateľa nachádzajúceho sa v rovine obežnej dráhy Jupitera Slnko s periódou asi 12 rokov mení svoju rýchlosť s amplitúdou 13 m/s.

Na presné meranie rýchlosti hviezd používajú astronómovia Dopplerov jav. Prejavuje sa to tak, že v spektre hviezdy pohybujúcej sa voči pozemskému pozorovateľovi sa mení vlnová dĺžka všetkých čiar: ak sa hviezda priblíži k Zemi, čiary sa posunú k modrému koncu spektra, ak sa vzdiali, ak sa hviezda priblíži k Zemi, posunie sa smerom k Zemi. do červena. Pri nerelativistických rýchlostiach je Dopplerov jav citlivý iba na radiálnu rýchlosť hviezdy, t. j. na priemet vektora jej plnej rýchlosti do zorného poľa pozorovateľa (toto je priamka spájajúca pozorovateľa s hviezdou). Rýchlosť hviezdy a tým aj hmotnosť planéty sa teda určujú až do faktora cos β, kde β je uhol medzi rovinou obežnej dráhy planéty a líniou pohľadu pozorovateľa. Namiesto presnej hodnoty hmotnosti planéty ( M) Dopplerova metóda udáva iba dolnú hranicu jej hmotnosti ( M cos β).

Zvyčajne je uhol β neznámy. Iba v tých prípadoch, keď je pozorovaný prechod planéty cez disk hviezdy, si môžeme byť istí, že uhol β je blízky nule. Tabuľka 3 ukazuje charakteristické hodnoty Dopplerovej rýchlosti a uhlového posunu Slnka pod vplyvom každej z planét pri pozorovaní zo susedných hviezd. Pluto a Eris sú tu prítomné ako zástupcovia trpasličích planét.

Ako vidíte, vplyv planéty spôsobuje, že sa hviezda pohybuje rýchlosťou v najlepšom prípade niekoľko metrov za sekundu. Je možné všimnúť si pohyb hviezdy rýchlosťou chodca? Do konca 80. rokov 20. storočia bola chyba pri meraní rýchlosti optickej hviezdy Dopplerovou metódou minimálne 500 m/s. Potom však boli vyvinuté zásadne nové spektrálne prístroje, ktoré umožnili zvýšiť presnosť na 10 m/s. Táto technika umožnila objavenie prvých exoplanét s hmotnosťou väčšou ako Jupiter.

Pokrok smerom k planétam s hmotnosťou menšou ako Jupiter si vyžaduje 10- až 100-násobné zvýšenie presnosti merania rýchlosti hviezdy. Pokrok v tomto smere je celkom hmatateľný. Teraz jeden z najpresnejších hviezdnych spektrometrov pracuje na 3,6-metrovom ďalekohľade Európskeho južného observatória La Silla (Čile). Spektrum hviezdy sa v nej porovnáva so spektrom tórium-argónovej výbojky. Aby sa eliminoval vplyv kolísania teploty a tlaku vzduchu, je celý prístroj umiestnený vo vákuovej nádobe a svetlo hviezdy a referenčnej lampy sa k nemu privádza z ďalekohľadu cez sklolaminátový kábel. Presnosť merania rýchlosti hviezd je v tomto prípade 1 m/s. Toto si mohol Christian Doppler predstaviť?!

Objavy exoplanét

astrometrické vyhľadávanie. Historicky prvé pokusy odhaliť exoplanéty sú spojené s pozorovaním polohy blízkych hviezd. V roku 1916 americký astronóm Edward Barnard (1857–1923) zistil, že slabá červená hviezda v súhvezdí Ophiuchus sa rýchlo pohybuje po oblohe v porovnaní s inými hviezdami – o 10. "" v roku. Astronómovia ju neskôr pomenovali „Barnardova lietajúca hviezda“. Hoci sa všetky hviezdy náhodne pohybujú v priestore rýchlosťou 20–50 km/s, pri pohľade z veľkej vzdialenosti zostávajú tieto pohyby takmer nepostrehnuteľné. Barnardova hviezda je veľmi obyčajné svietidlo, takže vzniklo podozrenie, že dôvodom jej pozorovaného „letu“ nie je príliš vysoká rýchlosť, ale jednoducho nezvyčajná blízkosť k nám. V skutočnosti bola Barnardova hviezda na druhom mieste od Slnka po systéme α Centaur.

Hmotnosť Barnardovej hviezdy je takmer 7-krát menšia ako hmotnosť Slnka, čo znamená, že vplyv jej planetárnych susedov (ak existuje) by mal byť veľmi viditeľný. Už viac ako pol storočia, od roku 1938, americký astronóm Peter van de Kamp (1901–1995) študuje pohyb tejto hviezdy. Zmeral svoju polohu na tisíckach fotografických dosiek a uviedol, že hviezda má zvlnenú trajektóriu s amplitúdou kmitov približne 0,02. "" , čo znamená, že sa okolo neho točí neviditeľný satelit. Z výpočtov vyplynulo, že hmotnosť satelitu je o niečo väčšia ako hmotnosť Jupitera a polomer jeho obežnej dráhy je 4,4 AU. Začiatkom 60. rokov sa táto správa rozšírila po celom svete a získala široký ohlas. Veď išlo o prvé desaťročie praktickej astronautiky a hľadania mimozemských civilizácií, takže nadšenie ľudí z nových objavov vo vesmíre bolo mimoriadne vysoké.

K štúdiu Barnardovej hviezdy sa pridali aj ďalší astronómovia. V roku 1973 zistili, že táto hviezda sa pohybuje hladko, bez zaváhania, čo znamená, že nemá ako satelity masívne planéty. Prvý pokus o nájdenie exoplanéty sa teda skončil neúspechom. A prvá spoľahlivá astrometrická detekcia exoplanéty sa uskutočnila až v roku 2009. Po 12 rokoch pozorovania tridsiatich hviezd pomocou 5-metrového ďalekohľadu Palomar objavili americkí astronómovia Stephen Pravdo a Stuart Shacklan planétu okolo malej premennej hviezdy „van Bisbroek 10“ v binárnom systéme Gliese 752. Táto hviezda je jednou z najmenších v Galaxia: je to červený trpaslík spektrálnej triedy M8, nižší ako Slnko o 12-násobok hmotnosti a 10-násobného priemeru. A svietivosť tejto hviezdy je taká malá, že ak by sme ňou nahradili naše Slnko, potom by bola Zem počas dňa osvetlená tak, ako je tomu teraz počas lunárnej noci. Vďaka malej hmotnosti hviezdy ju objavená planéta dokázala „rozotriasť“ na výraznú amplitúdu: s periódou asi 272 dní sa poloha hviezdy na oblohe zmení o 0,006. "" (Skutočnosť, že to bolo zmerané, je skutočným triumfom pozemnej astrometrie). Samotná obrovská planéta obieha po hlavnej poloosi 0,36 AU. (ako Merkúr) a má hmotnosť 6,4 M Yu, t. j. je len 14-krát ľahšia ako jej hviezda a čo do veľkosti jej dokonca nie je nižšia.

Úspech Dopplerovej metódy. Prvú exoplanétu objavili v roku 1995 astronómovia na ženevskom observatóriu Michel Mayor a Didier Queloz, ktorí zostrojili optický spektrometer, ktorý určuje Dopplerov posun čiar s presnosťou 13 m/s. Zaujímavosťou je, že americkí astronómovia na čele s Geoffrey Marcym vytvorili podobný prístroj už skôr a už v roku 1987 začali systematicky merať rýchlosti niekoľkých stoviek hviezd, no nemali to šťastie, že boli prví, kto objavil objav. V roku 1994 začali Major a Queloz merať rýchlosti 142 hviezd, ktoré sú nám najbližšie a majú podobné charakteristiky ako Slnko. Pomerne rýchlo objavili „chvenie“ hviezdy 51 v súhvezdí Pegasus, vzdialenej 49 svetelných rokov od Slnka. Oscilácie tejto hviezdy sa vyskytujú s periódou 4,23 dňa a ako astronómovia dospeli k záveru, sú spôsobené vplyvom planéty s hmotnosťou 0,47 M YU.

Táto úžasná štvrť zmiatla vedcov: veľmi blízko hviezdy, ako dve kvapky vody podobné Slnku, sa okolo nej len za štyri dni preháňa obrovská planéta; vzdialenosť medzi nimi je 20-krát menšia ako od Zeme k Slnku. Astronómovia tomuto objavu hneď neverili. Objavená obria planéta by sa predsa kvôli blízkosti hviezdy mala zahriať na 1000 K. „Horúci Jupiter“? Takúto kombináciu nikto nečakal. Ďalšie pozorovania však objav tejto planéty potvrdili. Bolo pre ňu dokonca navrhnuté meno - Epicurus, ale ešte nebolo uznané. Potom boli objavené ďalšie systémy, v ktorých obrovská planéta obieha veľmi blízko svojej hviezdy.

"Zatmenia" hviezd planétami. Metóda prechádzania sa tiež osvedčila. Teraz sa fotometrické pozorovania hviezd vykonávajú z rady vesmírnych observatórií aj zo Zeme. Všetky moderné fotometrické prístroje majú široké zorné pole. Súčasným meraním lesku miliónov hviezd astronómovia výrazne zvyšujú svoju šancu odhaliť prechod planéty cez disk hviezdy. V tomto prípade sa spravidla nachádzajú planéty, ktoré často vykazujú "zatmenie" hviezdy, t. j. majú krátku obežnú dobu, a teda kompaktnú obežnú dráhu.

Pojem „horúci Jupiter“ sa udomácnil natoľko, že nikoho zvlášť neprekvapil objav planéty (WASP-18b) v roku 2009 s hmotnosťou 10 M Yu a obieha po takmer kruhovej dráhe vo vzdialenosti 0,02 AU. od vašej hviezdy. Doba obehu tejto planéty je len 23 hodín! Vzhľadom na to, že hviezda má väčšiu svietivosť ako Slnko, teplota povrchu planéty by mala dosiahnuť 3800 K – to už nie je len horúci, ale „horúci Jupiter“. Planéta kvôli svojej blízkosti k hviezde a vďaka svojej veľkej hmotnosti spôsobuje na povrchu hviezdy silné slapové poruchy, ktoré následne spomaľujú planétu a vedú k jej pádu do hviezdy v budúcnosti.

Fotografie exoplanét

Napriek obrovským ťažkostiam sa astronómom stále podarilo vyfotografovať exoplanéty dostupnými prostriedkami! Je pravda, že tieto nástroje boli najlepšie z najlepších: Hubblov vesmírny teleskop a najväčšie pozemné teleskopy. Medzi technické triky patrí clona, ​​ktorá odreže svetlo hviezdy a svetelné filtre, ktoré prepúšťajú najmä infračervené žiarenie planéty v rozsahu vlnových dĺžok 2–4 mikróny, čo zodpovedá teplote okolo 1000 K (v tomto rozsah planéta vyzerá kontrastnejšie vzhľadom na hviezdu).

Planéta 2M1207b ( vľavo) je vôbec prvou snímkou ​​exoplanéty. Má hmotnosť 3 až 10 M Yu i sa točí okolo hnedého trpaslíka s hmotnosťou 25 M Yu.Uhlová vzdialenosť medzi nimi je 0,781, čo vo vzdialenosti 173 svetelných rokov od tohto systému zodpovedá lineárnej vzdialenosti 41 AU. (asi rovnako ako od Slnka po Pluto). Snímka bola urobená v blízkej infračervenej oblasti pomocou 8,2-metrového ďalekohľadu Európskeho južného observatória (Čile) v roku 2004.

Od začiatku roka 2004 do marca 2012 bolo získaných 31 snímok exoplanét v 27 planetárnych sústavách. Napríklad v protoplanetárnom disku obklopujúcom mladú hviezdu β Pivotsa je odfotená planéta, ktorá je veľmi podobná Jupiteru, len je hmotnejšia. Situácia tam pripomína mladú slnečnú sústavu, v ktorej novonarodený Jupiter aktívne ovplyvňoval vznik ďalších planét v cirkumsolárnom disku. Astronómovia už dlho snívali o pozorovaní tohto procesu „naživo“.

Prvý obrázok planéty ( hore v ľavo) v blízkosti normálnej hviezdy slnečného typu. Táto hviezda je od nás vzdialená 490 svetelných rokov a má hmotnosť 0,85 M c a povrchovou teplotou 4060 K. A planéta je 8x hmotnejšia ako Jupiter a jej povrchová teplota je 1800 K (teda žiari sama od seba). Hviezda a planéta sú pravdepodobne staré asi 5 miliónov rokov. Vzdialenosť medzi nimi v projekcii je asi 330 AU. f. Fotografia urobená v roku 2008 v blízkej infračervenej oblasti ďalekohľadom Gemini North Telescope (Observatórium Mauna Kea, Havaj)

Koncom roka 2008 odfotografoval Hubblov vesmírny teleskop planétu v prachovom disku obklopujúcom jasnú hviezdu Fomalhaut (α Južné Ryby). Hoci táto hviezda žiari takmer 20-krát silnejšie ako Slnko, nedokázala osvetliť svoju planétu natoľko, aby bola viditeľná zo Zeme. Objavená planéta je napokon od Fomalhautu 115-krát ďalej ako Zem od Slnka. Preto astronómovia naznačujú, že planétu obklopuje obrovský prstenec odrážajúci svetlo, oveľa väčší ako Saturn. V ňom sa zjavne vytvárajú satelity tejto planéty, rovnako ako v ére mladosti slnečnej sústavy boli vytvorené satelity obrovských planét.

Nemenej kuriózna je fotografia troch planét naraz v blízkosti hviezdy HR 8799 v súhvezdí Pegas, získaná pomocou pozemských ďalekohľadov Keck a Gemini. Tento systém je od nás vzdialený asi 130 svetelných rokov. Každá z jeho planét je takmer o jeden rád hmotnejšia ako Jupiter, no pohybujú sa približne v rovnakej vzdialenosti od svojej hviezdy ako naše obrie planéty. Premietané na oblohu sú tieto vzdialenosti 24, 38 a 68 AU. Je veľmi pravdepodobné, že namiesto Venuše, Zeme a Marsu sa v tomto systéme nájdu planéty podobné Zemi. Ale zatiaľ je to mimo technických možností.

Získavanie priamych snímok exoplanét je najdôležitejšou etapou ich štúdia. Po prvé, konečne potvrdzuje ich existenciu. Po druhé, cesta je otvorená pre štúdium vlastností týchto planét: ich veľkosť, teplota, hustota, povrchové vlastnosti. A najvzrušujúcejšie je, že rozlúštenie spektier týchto planét nie je ďaleko, čo znamená objasnenie plynného zloženia ich atmosféry. Exobiológovia o takejto možnosti dlho snívali.

Vpredu - najzaujímavejšie!

Objav prvých extrasolárnych planetárnych systémov bol jedným z najväčších vedeckých úspechov 20. storočia. Najdôležitejší problém bol vyriešený: teraz s istotou vieme, že slnečná sústava nie je jedinečná, že vznik planét pri hviezdach je prirodzeným štádiom vývoja. Astronómovia už niekoľko storočí zápasia so záhadou pôvodu slnečnej sústavy. Hlavným problémom je, že náš planetárny systém stále nemá s čím porovnávať. Teraz sa situácia zmenila: nedávno astronómovia objavili v priemere 2-3 planetárne systémy týždenne. V prvom rade, čo je prirodzené, sú na nich badateľné obrie planéty, no už sa nachádzajú aj planéty zemského typu. Klasifikácia a porovnávacie štúdium planetárnych systémov je možné. To výrazne uľahčí výber životaschopných hypotéz a konštrukciu správnej teórie vzniku a raného vývoja planetárnych systémov, vrátane našej slnečnej sústavy.

Zároveň sa ukázalo, že náš planetárny systém je atypický: jeho obrie planéty, pohybujúce sa po kruhových dráhach mimo „zóny života“ (oblasť miernych teplôt okolo Slnka), umožňujú existenciu terestrických planét v tejto zóne. dlhý čas, z ktorých jedna je Zem - má dokonca biosféru. Spomedzi objavených exoplanetárnych systémov väčšina túto kvalitu nemá. Chápeme, samozrejme, že masová detekcia „horúcich Jupiterov“ je dočasný jav spojený s obmedzenými možnosťami našej technológie. Ale samotná skutočnosť existencie takýchto systémov je úžasná: je zrejmé, že plynný gigant sa nemôže vytvoriť v blízkosti hviezdy, ale ako sa tam potom dostal?

Pri hľadaní odpovede na túto otázku teoretici modelujú formovanie planét v cirkumhviezdnych plyno-prachových diskoch a veľa sa pri tom učia. Ukazuje sa, že planéta počas svojho rastu môže cestovať (migrovať) cez disk, približovať sa k hviezde alebo sa od nej vzďaľovať, v závislosti od štruktúry disku, hmotnosti planéty a jej interakcie s inými planétami. Tieto teoretické štúdie sú mimoriadne zaujímavé, pretože výsledky simulácie je možné okamžite otestovať na základe nového pozorovacieho materiálu. Výpočet vývoja protoplanetárneho disku trvá na dobrom počítači asi týždeň a počas tejto doby majú pozorovatelia čas na objavenie niekoľkých nových planetárnych systémov.

Bez preháňania možno povedať, že objavenie extrasolárnych planét je veľkou udalosťou v dejinách vedy. Vyrobené na konci 20. storočia, v budúcnosti sa stane jednou z najdôležitejších udalostí minulého storočia, spolu s ovládnutím jadrovej energie, vesmírnymi výstupmi a objavením mechanizmov dedičnosti. Už teraz je jasné, že nedávno začaté 21. storočie bude rozkvetom planetárnej vedy - odboru astronómie, ktorý študuje povahu a vývoj planét. Niekoľko storočí bolo laboratórium planetárnych vedcov obmedzené na tucet objektov v slnečnej sústave a zrazu, len za pár rokov, sa počet dostupných objektov zvýšil stokrát a ukázal sa rozsah podmienok, v ktorých existujú. byť odrádzajúc široký. Moderného planetárneho vedca možno prirovnať k biológovi, ktorý dlhé roky študoval iba flóru a faunu púšte a zrazu skončil v tropickom pralese. Planetárni vedci sú teraz v miernom šoku, no čoskoro sa spamätajú a zorientujú sa v obrovskej rozmanitosti novoobjavených planét.

Druhou vedou, či skôr protovedou, ktorá pociťuje silný efekt objavovania planét okolo iných hviezd, je biológia mimozemského života, exobiológia. Vzhľadom na tempo objavovania a skúmania exoplanét môžeme očakávať, že 21. storočie nám prinesie objavenie biosfér na niektorých z nich a bude znamenať dlho očakávaný a konečný zrod exobiológie, ktorá sa doteraz rozvíjala v latentnom stave. kvôli nedostatku skutočného predmetu štúdia.

V „astronomických kalendároch“ môžete často vidieť frázy ako „ Slnko sa presunie do súhvezdia Býka", "Ortuť v nadradenej konjunkcii so Slnkom“ atď. Zdalo by sa, že nemajú žiadny praktický význam, pretože vedľa Slnka na oblohe nič nevidno.

Na tejto fotografii ľahko spoznáte Plejády, malú otvorenú hviezdokopu v tvare naberačky, ktorá zvyčajne zdobí zimnú nočnú oblohu. Ale čo sú tieto lúče rozbiehajúce sa zdola? Svetlo z pouličnej lampy? Nie, tieto lúče sú súčasťou slnečnej koróny a samotné Slnko je veľmi blízko, za spodným okrajom snímky.

Ak chcete vidieť hviezdy vedľa Slnka, musíte vytvoriť umelé zatmenie. Nie, nemusíte blokovať Slnko mincou. Takéto zatmenie už bolo vytvorené a trvá už takmer 20 rokov. Odohráva sa na palube vesmírneho observatória SOHO. Observatórium je spoločným projektom medzi NASA a ESA a bolo vypustené raketou Atlas II-AS z Cape Canaveral 2. decembra 1995.

Obsah článku:

Nebeské telesá sú objekty nachádzajúce sa v pozorovateľnom vesmíre. Takýmito predmetmi môžu byť prirodzené fyzické telá alebo ich asociácie. Všetky sa vyznačujú izoláciou a tiež predstavujú jedinú štruktúru viazanú gravitáciou alebo elektromagnetizmom. Astronómia je štúdiom tejto kategórie. Tento článok dáva do pozornosti klasifikáciu nebeských telies slnečnej sústavy, ako aj popis ich hlavných charakteristík.

Klasifikácia nebeských telies v slnečnej sústave

Každé nebeské teleso má špeciálne vlastnosti, ako je spôsob vytvárania, chemické zloženie, veľkosť atď. To umožňuje klasifikovať objekty ich zoskupovaním. Poďme si popísať, aké sú nebeské telesá v slnečnej sústave: hviezdy, planéty, satelity, asteroidy, kométy atď.

Klasifikácia nebeských telies slnečnej sústavy podľa zloženia:

• silikátové nebeské telesá. Táto skupina nebeských telies sa nazýva kremičitan, pretože. hlavnou zložkou všetkých jej zástupcov sú kamenno-kovové horniny (asi 99% celkovej telesnej hmotnosti). Kremičitanovú zložku predstavujú také žiaruvzdorné látky ako kremík, vápnik, železo, hliník, horčík, síra a pod.. Ďalej sú tu ľadové a plynové zložky (voda, ľad, dusík, oxid uhličitý, kyslík, hélium vodík), ale ich obsah je zanedbateľný. Do tejto kategórie patria 4 planéty (Venuša, Merkúr, Zem a Mars), satelity (Mesiac, Io, Európa, Triton, Phobos, Deimos, Amalthea atď.), viac ako milión asteroidov obiehajúcich medzi dráhami dvoch planét - Jupiter a Mars (Pallas, Hygiea, Vesta, Ceres atď.). Index hustoty je od 3 gramov na kubický centimeter alebo viac.
• Ľadové nebeské telesá. Táto skupina je najpočetnejšia v slnečnej sústave. Hlavnou zložkou je ľadová zložka (oxid uhličitý, dusík, vodný ľad, kyslík, čpavok, metán atď.). Kremičitanová zložka je prítomná v menšom množstve a objem plynovej zložky je extrémne malý. Do tejto skupiny patrí jedna planéta Pluto, veľké satelity (Ganymede, Titan, Callisto, Charon atď.), ako aj všetky kométy.
• Kombinované nebeské telesá. Zloženie zástupcov tejto skupiny je charakteristické prítomnosťou všetkých troch zložiek vo veľkom množstve, t.j. kremičitan, plyn a ľad. Medzi nebeské telesá s kombinovaným zložením patrí Slnko a obrie planéty (Neptún, Saturn, Jupiter a Urán). Tieto objekty sa vyznačujú rýchlou rotáciou.

Charakteristika hviezdy Slnko

Slnko je hviezda, t.j. je nahromadenie plynu s neuveriteľnými objemami. Má vlastnú gravitáciu (interakcia charakterizovaná príťažlivosťou), pomocou ktorej sú držané všetky jej zložky. Vo vnútri každej hviezdy, a teda aj vo vnútri Slnka, prebiehajú termonukleárne fúzne reakcie, ktorých produktom je kolosálna energia.

Slnko má jadro, okolo ktorého sa vytvára zóna žiarenia, kde dochádza k prenosu energie. Nasleduje konvekčná zóna, v ktorej vznikajú magnetické polia a pohyby slnečnej hmoty. Viditeľnú časť Slnka možno nazvať povrchom tejto hviezdy len podmienečne. Správnejšia formulácia je fotosféra alebo sféra svetla.

Príťažlivosť vnútri Slnka je taká silná, že fotónu z jeho jadra trvá stovky tisíc rokov, kým dosiahne povrch hviezdy. Jeho cesta z povrchu Slnka na Zem je zároveň len 8 minút. Hustota a veľkosť Slnka umožňuje prilákať ďalšie objekty v slnečnej sústave. Zrýchlenie voľného pádu (gravitácia) v povrchovej zóne je takmer 28 m/s 2 .

Charakteristika nebeského telesa hviezdneho Slnka je nasledovná:

1. Chemické zloženie. Hlavnými zložkami Slnka sú hélium a vodík. Prirodzene, hviezda zahŕňa aj ďalšie prvky, ale ich podiel je veľmi skromný.
2. Teplota. Hodnota teploty sa v rôznych zónach výrazne líši, napríklad v jadre dosahuje 15 000 000 stupňov Celzia a vo viditeľnej časti - 5 500 stupňov Celzia.
3. Hustota. Je to 1,409 g/cm3. Najvyššia hustota je zaznamenaná v jadre, najnižšia - na povrchu.
4. Hmotnosť. Ak opíšeme hmotnosť Slnka bez matematických skratiek, potom číslo bude vyzerať ako 1.988.920.000.000.000.000.000.000.000.000 kg.
5. Objem. Celková hodnota je 1.412.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kubických kilogramov.
6. Priemer. Toto číslo je 1391000 km.
7. Polomer. Polomer hviezdy Slnka je 695 500 km.
8. Obežná dráha nebeského telesa. Slnko má svoju vlastnú obežnú dráhu okolo stredu Mliečnej dráhy. Úplná revolúcia trvá 226 miliónov rokov. Výpočty vedcov ukázali, že rýchlosť pohybu je neskutočne vysoká – takmer 782 000 kilometrov za hodinu.

Charakteristika planét slnečnej sústavy

Planéty sú nebeské telesá, ktoré obiehajú okolo hviezdy alebo jej zvyškov. Veľká hmotnosť umožňuje, aby sa planéty pod vplyvom vlastnej gravitácie zaoblili. Veľkosť a hmotnosť sú však nedostatočné na spustenie termonukleárnych reakcií. Pozrime sa podrobnejšie na charakteristiky planét pomocou príkladov niektorých predstaviteľov tejto kategórie, ktorí sú súčasťou slnečnej sústavy.

Mars je druhou najviac preskúmanou planétou. Je 4. vo vzdialenosti od Slnka. Jeho rozmery mu umožňujú zaujať 7. miesto v rebríčku najobjemnejších nebeských telies slnečnej sústavy. Mars má vnútorné jadro obklopené vonkajším tekutým jadrom. Ďalej je silikátový plášť planéty. A po medzivrstve prichádza kôra, ktorá má v rôznych častiach nebeského telesa rôznu hrúbku.

Zvážte podrobnejšie vlastnosti Marsu:

• Chemické zloženie nebeského telesa. Hlavnými prvkami, ktoré tvoria Mars, sú železo, síra, kremičitany, čadič, oxid železitý.
• Teplota. Priemer je -50°C.
• Hustota - 3,94 g / cm3.
• Hmotnosť - 641,850,000,000,000,000,000,000 kg.
• Objem - 163 180 000 000 km 3.
• Priemer - 6780 km.
• Polomer - 3390 km.
• Gravitačné zrýchlenie - 3,711 m/s 2.
• Orbit. Beží okolo slnka. Má zaoblenú trajektóriu, ktorá má ďaleko od ideálu, pretože v rôznych časoch má vzdialenosť nebeského telesa od stredu slnečnej sústavy rôzne ukazovatele - 206 a 249 miliónov km.

Pluto patrí do kategórie trpasličích planét. Má kamenné jadro. Niektorí výskumníci pripúšťajú, že nevzniká len z hornín, ale môže zahŕňať aj ľad. Je pokrytá matným plášťom. Na povrchu je zamrznutá voda a metán. Atmosféra pravdepodobne obsahuje metán a dusík.

Pluto má nasledujúce vlastnosti:

1. Zlúčenina. Hlavnými zložkami sú kameň a ľad.
2. Teplota. Priemerná teplota na Plutu je -229 stupňov Celzia.
3. Hustota - asi 2 g na 1 cm3.
4. Hmotnosť nebeského telesa je 13.105.000.000.000.000.000.000 kg.
5. Objem - 7 150 000 000 km 3.
6. Priemer - 2374 km.
7. Polomer - 1187 km.
8. Gravitačné zrýchlenie - 0,62 m/s 2.
9. Orbit. Planéta obieha okolo Slnka, obežná dráha sa však vyznačuje excentricitou, t.j. v jednom období ustupuje na 7,4 miliardy km, v inom sa približuje k 4,4 miliardy km. Obežná rýchlosť nebeského telesa dosahuje 4,6691 km/s.

Urán je planéta, ktorá bola objavená ďalekohľadom v roku 1781. Má systém prstencov a magnetosféru. Vo vnútri Uránu je jadro tvorené kovmi a kremíkom. Je obklopený vodou, metánom a čpavkom. Ďalej prichádza vrstva tekutého vodíka. Na povrchu je plynná atmosféra.

Hlavné charakteristiky Uránu:

• Chemické zloženie. Táto planéta je tvorená kombináciou chemických prvkov. Vo veľkých množstvách obsahuje kremík, kovy, vodu, metán, amoniak, vodík atď.
• Nebeská telesná teplota. Priemerná teplota je -224°C.
• Hustota - 1,3 g / cm3.
• Hmotnosť - 86.832.000.000.000.000.000.000 kg.
• Objem - 68 340 000 000 km 3.
• Priemer - 50724 km.
• Polomer - 25362 km.
• Gravitačné zrýchlenie - 8,69 m/s 2.
• Orbit. Stred, okolo ktorého sa Urán otáča, je tiež Slnko. Obežná dráha je mierne pretiahnutá. Rýchlosť obehu je 6,81 km/s.

Charakteristika satelitov nebeských telies

Satelit je objekt nachádzajúci sa vo viditeľnom vesmíre, ktorý sa neotáča okolo hviezdy, ale okolo iného nebeského telesa vplyvom svojej gravitácie a po určitej trajektórii. Opíšme si niektoré satelity a charakteristiky týchto vesmírnych nebeských telies.

Deimos, satelit Marsu, ktorý je považovaný za jeden z najmenších, je opísaný takto:

1. Tvar – podobný trojosovému elipsoidu.
2. Rozmery - 15x12,2x10,4 km.
3. Hmotnosť - 1.480.000.000.000.000 kg.
4. Hustota - 1,47 g / cm3.
5. Zlúčenina. Zloženie satelitu zahŕňa najmä kamenisté skaly, regolit. Chýba atmosféra.
6. Gravitačné zrýchlenie - 0,004 m/s 2.
7. Teplota - -40°С.

Callisto je jedným z mnohých mesiacov Jupitera. Je druhý najväčší v kategórii satelitov a na prvom mieste medzi nebeskými telesami, čo sa týka počtu kráterov na povrchu.

Vlastnosti Callisto:

• Tvar je okrúhly.
• Priemer - 4820 km.
• Hmotnosť - 107.600.000.000.000.000.000.000 kg.
• Hustota - 1,834 g / cm3.
• Zloženie - oxid uhličitý, molekulárny kyslík.
• Gravitačné zrýchlenie - 1,24 m/s 2.
• Teplota - -139,2 ° С.

Oberon alebo Urán IV je prirodzený satelit Uránu. Je 9. najväčší v slnečnej sústave. Nemá magnetické pole ani atmosféru. Na povrchu sa našli početné krátery, takže niektorí vedci ho považujú za pomerne starý satelit.

Zvážte vlastnosti Oberonu:

1. Tvar je okrúhly.
2. Priemer - 1523 km.
3. Hmotnosť - 3.014.000.000.000.000.000.000 kg.
4. Hustota - 1,63 g / cm3.
5. Zloženie - kameň, ľad, organické.
6. Gravitačné zrýchlenie - 0,35 m/s 2.
7. Teplota - -198°С.

Charakteristika asteroidov v slnečnej sústave

Asteroidy sú veľké balvany. Nachádzajú sa najmä v páse asteroidov medzi obežnými dráhami Jupitera a Marsu. Môžu opustiť svoje dráhy smerom k Zemi a Slnku.

Významným predstaviteľom tejto triedy je Hygiea - jeden z najväčších asteroidov. Toto nebeské teleso sa nachádza v hlavnom páse asteroidov. Môžete to vidieť aj ďalekohľadom, ale nie vždy. Je dobre rozlíšiteľná v období perihélia, t.j. v momente, keď je asteroid v bode svojej dráhy najbližšie k Slnku. Má matný tmavý povrch.

Hlavné vlastnosti Hygiea:

• Priemer - 407 km.
• Hustota - 2,56 g/cm3.
• Hmotnosť - 90.300.000.000.000.000.000 kg.
• Gravitačné zrýchlenie - 0,15 m/s 2.
• orbitálnej rýchlosti. Priemerná hodnota je 16,75 km/s.

Asteroid Matilda sa nachádza v hlavnom páse. Má pomerne nízku rýchlosť rotácie okolo svojej osi: 1 otáčka nastane za 17,5 pozemského dňa. Obsahuje veľa zlúčenín uhlíka. Štúdium tohto asteroidu sa uskutočnilo pomocou kozmickej lode. Najväčší kráter na Matilde má dĺžku 20 km.

Hlavné charakteristiky Matildy sú nasledovné:

1. Priemer - takmer 53 km.
2. Hustota - 1,3 g / cm3.
3. Hmotnosť - 103.300.000.000.000.000 kg.
4. Gravitačné zrýchlenie - 0,01 m/s 2.
5. Orbit. Matilda dokončí obežnú dráhu za 1572 pozemských dní.

Vesta je predstaviteľom najväčších asteroidov hlavného pásu asteroidov. Dá sa pozorovať bez použitia ďalekohľadu, t.j. voľným okom, pretože povrch tohto asteroidu je dosť svetlý. Ak by bol tvar Vesty viac zaoblený a symetrický, potom by sa dal pripísať trpasličím planétam.

Tento asteroid má železo-niklové jadro pokryté skalnatým plášťom. Najväčší kráter na Veste je dlhý 460 km a hlboký 13 km.

Uvádzame hlavné fyzikálne vlastnosti Vesty:

• Priemer - 525 km.
• Hmotnosť. Hodnota je v rozmedzí 260 000 000 000 000 000 000 kg.
• Hustota - približne 3,46 g/cm3.
• Zrýchlenie voľného pádu - 0,22 m/s 2.
• orbitálnej rýchlosti. Priemerná obežná rýchlosť je 19,35 km/s. Jedna otáčka okolo osi Vesta trvá 5,3 hodiny.

Charakteristika komét Slnečnej sústavy

Kométa je malé nebeské teleso. Kométy obiehajú okolo Slnka a sú predĺžené. Tieto objekty, ktoré sa približujú k Slnku, vytvárajú stopu pozostávajúcu z plynu a prachu. Niekedy zostáva vo forme kómy, tzn. oblak, ktorý sa tiahne do obrovskej vzdialenosti – od 100 000 do 1,4 milióna km od jadra kométy. V iných prípadoch zostáva stopa vo forme chvosta, ktorého dĺžka môže dosiahnuť 20 miliónov km.

Halley je nebeské teleso skupiny komét, ktoré ľudstvo pozná od staroveku, pretože. je to vidieť voľným okom.

Vlastnosti Halley:

1. Hmotnosť. Približne 220 000 000 000 000 kg.
2. Hustota - 600 kg / m 3.
3. Obdobie revolúcie okolo Slnka je menej ako 200 rokov. Prístup k hviezde nastáva približne za 75-76 rokov.
4. Zloženie - mrazená voda, kov a silikáty.

Hale-Boppovu kométu ľudstvo pozorovalo takmer 18 mesiacov, čo svedčí o jej dlhej perióde. Hovorí sa jej aj „Veľká kométa roku 1997“. Charakteristickým rysom tejto kométy je prítomnosť 3 typov chvostov. Spolu s plynovými a prachovými chvostmi sa za ním tiahne sodíkový chvost, ktorého dĺžka dosahuje 50 miliónov km.

Zloženie kométy: deutérium (ťažká voda), organické zlúčeniny (mravčia, kyselina octová atď.), argón, krypto, atď. Obdobie revolúcie okolo Slnka je 2534 rokov. Neexistujú žiadne spoľahlivé údaje o fyzikálnych vlastnostiach tejto kométy.

Kométa Tempel je známa tým, že je prvou kométou, ktorej sonda bola doručená zo Zeme.

Charakteristika kométy Tempel:

• Hmotnosť - do 79 000 000 000 000 kg.
• Rozmery. Dĺžka - 7,6 km, šírka - 4,9 km.
• Zlúčenina. Voda, oxid uhličitý, organické zlúčeniny atď.
• Orbit. Zmeny počas prechodu kométy v blízkosti Jupitera, postupne sa znižujú. Najnovšie údaje: jedna otáčka okolo Slnka je 5,52 roka.

Počas rokov štúdia slnečnej sústavy vedci zhromaždili veľa zaujímavých faktov o nebeských telesách. Zvážte tie, ktoré závisia od chemických a fyzikálnych vlastností:

• Najväčšie nebeské teleso z hľadiska hmotnosti a priemeru je Slnko, na druhom mieste je Jupiter a na treťom Saturn.
• Najväčšia gravitácia je vlastná Slnku, druhé miesto je obsadené Jupiterom a tretie - Neptúnom.
• Gravitácia Jupitera prispieva k aktívnej príťažlivosti vesmírneho odpadu. Jeho hladina je taká vysoká, že planéta je schopná vytiahnuť úlomky z obežnej dráhy Zeme.
• Najhorúcejšie nebeské teleso v slnečnej sústave je Slnko - to nie je pre nikoho tajomstvo. Ale ďalší ukazovateľ 480 stupňov Celzia bol zaznamenaný na Venuši - druhej planéte najďalej od stredu. Bolo by logické predpokladať, že Merkúr by mal mať druhé miesto, ktorého obežná dráha je bližšie k Slnku, ale v skutočnosti je tam ukazovateľ teploty nižší - 430 ° C. Je to spôsobené prítomnosťou Venuše a nedostatkom atmosféry v Merkúre, ktorá je schopná udržať teplo.
• Najchladnejšou planétou je Urán.
• Na otázku, ktoré nebeské teleso má najväčšiu hustotu v slnečnej sústave, je odpoveď jednoduchá – hustota Zeme. Na druhom mieste je Merkúr a na treťom Venuša.
• Dráha obežnej dráhy Merkúra poskytuje dĺžku dňa na planéte rovnajúcu sa 58 pozemským dňom. Jeden deň na Venuši trvá 243 pozemských dní, zatiaľ čo rok trvá len 225.

Pozrite si video o nebeských telesách slnečnej sústavy:

Štúdium charakteristík nebeských telies umožňuje ľudstvu robiť zaujímavé objavy, zdôvodňovať určité vzorce a tiež rozširovať všeobecné znalosti o vesmíre.