Нил Деграсс Тайсон - астрофизик и выдающийся популяризатор науки всего за 8 минут наглядно и доходчиво изложил историю нашей Вселенной. Смотрим и учимся.
Переведено и озвучено студией VertDider.
Нил Деграсс Тайсон - астрофизик и выдающийся популяризатор науки всего за 8 минут наглядно и доходчиво изложил историю нашей Вселенной. Смотрим и учимся.
Переведено и озвучено студией VertDider.
Вы знаете, шарообразность Земли вполне можно было бы осознать, просто взглянув на лунный серп на ночном небе. Ведь именно в это время — особенно сразу после новолуния — как никогда хорошо видно, что тень Земли на Луне имеет явно круглую форму, а потому Земля — очевидно, шар. Даже странно, что древние об этом не догадались…
Так вот, если вы это действительно знаете, то вы знаете что-то неправильное: фазы Луны не вызываются падением на неё тени Земли. Они связаны исключительно с тем, под каким углом на неё светит Солнце и под каким углом она в данный момент видна с Земли.
Если вы погасите верхний свет в комнате, оставив зажжённой только настольную лампу, и возьмёте в вытянутую руку мяч: так, чтобы лампа была точно справа или слева от него, — то вы пронаблюдаете полный аналог «половины Луны на небе». Хотя в данный момент ваша собственная тень попросту не может падать на мяч — ведь лампа находится сбоку от него, а не сзади вас.
С Луной происходит нечто аналогичное.
Как понятно из рисунка, жители, например, США, в данный момент, если и видят Луну, то для них освещена только её левая половина.
Правда, тут надо отметить, эта картинка (как и все последующие в этом разделе) — немного жульническая.
Дело в том, что если бы я тут всё нарисовал в правильном масштабе, то Земля и Луна выглядели бы микроскопическими точками, и ничего нельзя было бы разглядеть. При увеличении же этих объектов, вместе с искажением отношений их размеров и расстояний между ними, искажаются и углы, под которыми они друг друга «видят».
Поэтому мне пришлось нарисовать Солнце там, где вы его видите, но вот источник света, имитирующий солнечный свет унести довольно далеко влево — чтобы Земля и Луна были освещены практически с одного и того же направления, а не с разницей углов к источнику света, примерно в 45°, как на этом рисунке.
Тем не менее, смысл, надеюсь, понятен, и потому можно взглянуть на другое взаимное расположение объектов.
В данном случае жители Земли сумеют увидеть лишь тонкий серп.
Причём рисунок нам как бы намекает, что этот серп будет виден не ночью, а, как максимум, перед самым рассветом — ведь та сторона Земли, с которой видно Луну, сейчас как раз повёрнута к Солнцу, а значит там уже не ночь.
Иными словами, новолуние, новая и старая Луна — это как раз наиболее далёкие состояния от того, при котором тень Земли могла бы всё-таки упасть на Луну. Напротив, в эти моменты Земля дальше от Солнца, чем Луна, а не наоборот.
Взглянем теперь на ту конфигурацию, при которой нам видна полная Луна.
Может показаться странным, что в данном случае не случилось лунное затмение: ведь тень Земли в такой конфигурации вроде бы должна была бы упасть на Луну и сделать её тёмной для земного наблюдателя.
Но нет, лунные затмения, разумеется, бывают, однако орбита Луны наклонена на 5,14° относительно плоскости, в которой находится орбита Земли вокруг Солнца. По этой причине она чаще всего находится не строго за Землёй на линии Солнце—Земля, а как бы «чуть выше» или «чуть ниже» этой линии. В общем, достаточно отстоит от этой линии для того, чтобы Земля не заслоняла её собой от солнечного света.
,
Здесь снова для более разборчивой демонстрации процесса пришлось немного увеличить наклон орбиты Луны, но суть примерно такова.
Тем не менее, не только Луна вращается вокруг Земли, но и Земля — вокруг Солнца. По этой причине плоскость лунной орбиты по-разному ориентирована к линии Солнце—Земля.
Вдобавок, сама орбита Луны и плоскость, в которой она лежит, медленно вращаются вокруг Земли, делая полные обороты примерно за 8,85 лет и 18,6 лет соответственно (это явление называется «прецессия»).
Из-за этого в некоторые моменты Земля всё-таки может оказаться точно между Солнцем и Луной. И тогда действительно случится лунное затмение.
По той же причине не каждый месяц, но всё-таки могут случаться и солнечные затмения тоже — ведь и Луна тоже может иногда оказываться точно между Солнцем и Землёй.
Как видно из рисунков, лунные затмения всегда наступают исключительно в полнолуние — в момент полной освещённости Луны: во всё остальное время их просто не может быть по чисто геометрическим причинам. И по тем же чисто геометрическим причинам солнечное затмение бывает исключительно в новолуние — когда со стороны Земли Луна не освещена Солнцем вообще.
Луна делает оборот вокруг Земли чуть более чем за 27 дней. И за этот период происходит полный цикл своих фаз: от полной неосвещённости до полной освещённости и обратно. Однако лунные и солнечные затмения не столь часты и случаются только в те моменты, когда вращение Луны вокруг Земли удачно накладывается на ориентацию её орбиты к линии Земля—Солнце.
В общем, заблуждение о том, что фазы Луны — это что-то типа неполных лунных затмений, гораздо более глубокое, чем «ну ладно, самую малость не угадали»: в данном случае не угадали в буквальном смысле на 180°.
Другие статьи из этой серии:
Часть 1 — Смена времён года — https://xren.su/myths-about-astronomy-1/
Часть 2 — Земля вращается вокруг Солнца — https://xren.su/2334/
Часть 3 — В Солнечной системе 9 планет — https://xren.su/myths-about-astronomy-3/
Часть 4 — В космосе невесомость — из-за слабой гравитации — https://xren.su/myths-about-astronomy-4/
Часть 5 — Только с космической скоростью можно улететь с Земли — https://xren.su/myths-about-astronomy-5/
Проксима b – планета из системы Альфа Центравра, вращающаяся вокруг звезды Проксима Цетраврва. Когда ее обнаружили в 2016 году, все были очень вдохновлены: землеподобная планета, на оптимальном расстоянии от звезды, и по меркам вселенной довольно близко от нас – всего лишь в 4,24 световых годах! Очень хотелось верить, что на ней есть жизнь.
Но недавнее открытие стерло эти надежды в пух и прах. Оказывается, в марте 2017 года на Проксиме Центравре произошла мощнейшая вспышка. Так что даже если на Проксиме b и была какая-то жизнь, то она, несомненно, прекратила свое существование.
Вспышка была обнаружена и проанализирована группой американских ученых из Института Карнеги (Carnegie Institution), Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA) и Университета Колорадо (University of Colorado). Они проанализировали данные, полученные сетью радиотелескопов ALMA (Атакамская большая антенная решетка миллиметрового диапазона).
Оказалось, что вспышка на Проксиме Центравре произошла 24 мая 2017 года. Она длилась всего 10 секунд, но была в 10 раз мощнее самой яркой вспышки нашего Солнца! Яркость звезды Проксима Центавра в этот день возросла в 1000 раз, обрушив на Проксима b мощный выброс радиации. Так колебания яркости Проксимы Центарвы выглядели в тот день:
Эта вспышка окончательно разрушила надежды на то, что на Проксиме b будет обнаружена жизнь. Хотя шансы на то, что планета окажется обитаемой и без того были очень не высоки, ведь Проксима Центавра относится к типу красных карликов, которые склонны к таким событиям. Так что если жизнь и могла зародиться на спутнике такой «нервной» звезды, то только в недрах земли.
Но исследования этой планеты не прекратятся. В данный момент разрабатываются новые телескопы, которые помогут нам детально рассмотреть эту обожженную планету.
Хотелось бы ответить на часто задаваемые вопросы по поводу этого запуска. Поскольку сограждане, видимо, как-то странно представляют себе космические испытания и космические полёты в целом.
Почему запустили автомобиль, а не что-то полезное?
Данный запуск — тестовый. Велика вероятность какого-то сбоя и крушения или улёта не туда (как, собственно, и получилось, поскольку им не удалось стартовать вовремя).
По этой причине дорогое оборудование, типа научного спутника, грузить в такую ракету никто бы не стал. Сам запуск обошёлся в 90 миллионов долларов, однако в случае неудачи можно было бы раскокать оборудования на миллиард.
Соответственно, при тестовом запуске используется что-то ненужное — например, корпус от автомобиля, который всё равно предполагался к утилизации, и манекен, цена которого несравнимо меньше цены ракеты.
При тестовом запуске такое делается просто, чтобы показать, что такую массу можно запустить в космос такой ракетой. И самое главное, проверить, что ракета, несущая эту массу, ведёт себя так, как предполагалось. Если же возникнут ошибки, их можно будет исправить по результатам первого тестового запуска и нескольких последующих.
Вот тогда уже ею будут разгонять что-то ценное.
А почему бы вместо этого не доставить что-нибудь на МКС?
Дело в том, что МКС находится на ближней околоземной орбите — примерно 400 км. Самое близкое расстояние от Земли до Марса — 50 000 000 километров. Однако, поскольку полёт — это не телепортация, пролететь именно такое расстояние, а не большее, не удастся, поскольку Марс во время полёта тоже будет продолжать лететь.
Но даже если взять этот минимум, то легко видеть, что расстояния слегка различаются — примерно в 100 000 раз.
Кроме того, для вывода на околоземную орбиту надо набрать первую космическую скорость, для полёта же к Марсу — минимум вторую (а желательно и побольше). При этом топливо в ракете сгорает не мгновенно, в результате чего при разгоне до больших скоростей большинство топлива тратится на разгон топлива же — того, которое будет использоваться на следующих стадиях. Из-за этого количество топлива, требуемое для разгона до нужной скорости, возрастает нелинейно относительно этой скорости.
Из этого вытекает несколько следствий.
Во-первых, каждая ракета, которая способна донести что-то до Марса, способна вывести это что-то (а реально и в разы более массивное) на околоземную орбиту. Но обратное уже неверно: не каждая ракета, выводящая что-то на околоземную орбиту, может доставить это что-то на Марс.
Таким образом, доставка чего-то на МКС этой ракетой никак не свидетельствовала бы, что эта ракета пригодна и для полёта к Марсу.
Во-вторых, доступная для доставки на Марс полезная масса будет сильно меньше, чем доступная для доставки на околоземную орбиту. Однако одно в другое можно пересчитать, а потому доставка к Марсу доказывает, что и на околоземную орбиту бо́льшую массу тоже можно доставить. Обратное же снова неверно (просто потому, что ракета, вполне возможно, вообще не в состоянии обеспечить набор требуемой скорости).
В-третьих, процесс дальнего запуска ощутимо более сложен, нежели околоземного. Если ракета с ним справилась, то справится и с околоземной доставкой. Обратное, как вы теперь уже догадались, и здесь тоже неверно.
Поэтому доставка чего-то на МКС и дальние полёты — совершенно разные по своей доказательной силе вещи.
Зато доставить еду на МКС было бы полезно!
Безусловно. Это было бы полезно. Однако в данном случае цель — разработать не только способ дешёвых околоземных полётов, но и способ дешёвых дальних. Что никак не умаляет пользы снабжения МКС ценными ништяками, но одновременно с тем эта очевидная польза не умаляет стремления летать далеко, но дёшево.
Можно было бы подумать, будто «правильные космопроходцы» в этом случае сначала бы доставили бы что-то на МКС, а потом уже рванули бы к Марсу, но как такое сделать?
Для «попутной» доставки на МКС надо выйти на околоземную орбиту, подрулить к МКС, состыковаться, передать ништяки, отстыковаться и снова начать разгон. Без маневровых двигателей такое невозможно — то есть на борту вместо почти бесплатного балласта появится весьма дорогое оборудование. В случае аварии оно будет потеряно. И в случае успеха тоже — ведь возврат на Землю не планировался.
Но мало того, если потом предполагается разгон, то с МКС надо стыковаться с очень большим количеством топлива на борту. Что, соответственно, потребует гораздо более мощных маневровых двигателей. Что снова приведёт к резкому росту стоимости.
Однако самое главное, что такое — очень опасно. Тестовый запуск. Непроверенная на эксперименте ракета, с кучей топлива стыкуется к Международной Космической Станции, которую собирали по частям кучу времени, и в которой, к тому же, сидят живые люди. Кто бы вообще пошёл на такое?
Иными словами, стыковка с МКС при тестовом запуске к Марсу исключает непосредственный полёт к Марсу.
Что же касается просто стыковки с МКС, то SpaceX это уже проделывал, поэтому ещё раз доказывать свою способность организовать такое, им уже не надо. Можно просто возить туда что-то полезное при не тестовых запусках.
А почему загрузка ниже заявленной? В чём тогда смысл?
Как говорилось выше, загрузка ниже заявленной по двум причинам.
Первая из них: та загрузка, которую вы считаете «заявленной», — это для околоземной орбиты. В зависимости от источника, откуда вы её взяли, — либо низкая околоземная, либо геостационарная.
Если той же ракетой совершать дальний полёт, то загрузка с неизбежностью будет ниже той, которая возможна при околоземном полёте: поскольку скорость нужна выше, а потому гораздо больший процент топлива приходится разгонять при взлёте, чтобы сжечь его чуть позже. Из-за этого снижается полезная масса — иначе требуемое количество топлива просто не влезет в ракету.
У данной ракеты разница примерно в четыре раза. То есть, если уже удалось запустить к Марсу тонну, то на низкую околоземную орбиту той же ракетой можно привести минимум четыре.
Вроде бы не так много, у Протона-М больше. Однако это — первый запуск. Протон-М при первом запуске вывел на околоземную орбиту две тонны. А тут — тонна к Марсу.
Вторая причина: полёт — тестовый. Причём первый. Предельные параметры сильно повышают риск неудачи, а потому зачастую при первом тесте используют сильно заниженные: чтобы оно не взорвалось прямо на космодроме, а куда-то всё-таки полетело. Из чего потом можно будет собрать информацию о дефектах и исправить их перед следующими испытаниями. И таким образом итерационно получить уже регулярно используемый агрегат.
Правда, с Falcon Heavy пока неизвестно, будут ли использовать именно его, однако данные о поведении конструкции всё равно важны, поскольку другие их ракеты всё-таки не отличаются от данной прямо сразу вообще по всем своим деталям.
Постойте, они же не попадут на Марс! Обманули?
Да, они не сумели запустить ракету вовремя, поэтому на орбиту вокруг Марса корпус автомобиля с манекеном не попадёт.
Однако при этом данный корпус пересечёт орбиту Марса вокруг Солнца с большим запасом, что явственно свидетельствует о том, что такой ракетой можно доставлять космические корабли как минимум вот такой массы на Марс.
И, видимо, даже дальше — вплоть до пояса астероидов, до которого в этот раз не долетят, но вообще-то долететь было бы можно, поскольку в этот раз не хватит самой малости.
Иными словами, промах мимо Марса никак не снижает доказательную силу сего эксперимента: для реального полёта надо только лишь не прозевать запуск или, если уж прозевали, скорректировать параметры полёта.
А в чём вообще ценность всего этого?
Ну, типа, ведь и тяжёлые ракеты раньше делали, и на Марс аппараты запускали, и даже дальше? В чём тут прикол вообще?
Прикол тут в том, что в этот раз, во-первых, сильно дешевле, а во-вторых, уже не путём напряжения всей сверхдержавы разом, а почти что частным порядком. Что вселяет изрядный оптимизм на перспективы дальнейшего исследования космоса.
Цену на запуск Протонов пришлось снизить именно из-за Falcon‘ов Маска. И теперь у него тестовый запуск Falcon Heavy стоил несколько меньше, чем у Протонов штатные.
Если это можно делать малыми силами, но в больших объёмах, то запускать можно больше и лучше. То же, что Маск не сам лично всё с нуля разработал, а взял у НАСА — ну так отлично. Из этого следует, что и остальные тоже могут взять и сделать. И что технологический уровень развития человечества сейчас уже таков, что не только два—три самых продвинутых гения всея планеты могут такое осилить, но и, как многие в своих вопросах пишут, «такой заурядный человек, как Маск» со своей командой.
Замечательно же.
Ну и что? У СССР тоже был проект «Энергия»!
Так я только «за». Давайте летать на «Энергии». Которая, к тому же, будет столь же дешёвой в эксплуатации, что и ракеты Маска.
А, кстати, где она?
Так и хочется объяснить чарующее свободное перемещение космонавтов и вещей вокруг них тем, что их корабль или космическая станция далеко от Земли, а потому её сила притяжения близка к нулю. Вроде как именно это позволяет им, как показывается во множестве передач, зависать в центре помещения, эффектно перекидывать по прямой траектории из руки в руку какой-нибудь предмет или создавать парящие в воздухе водяные пузырьки, а потом ловить их ртом.
Однако сила тяжести на космических станциях не особо меньше той, которая действует на нас на Земле. Согласно закону всемирного тяготения.
G — это так называемая «гравитационная постоянная».
Её значение — 6,67408 × 10−11м³/кг⋅с².
В интересующем нас частном случае, M — масса Земли, m — масса какого-то тела (например, космического корабля или человека в нём), а r — расстояние между центром Земли и этим телом.
Правда, эта формула введена для тел, которые можно считать точечными, а если тело находится вблизи поверхности Земли, то Землю — ввиду её нехилых по сравнению с космическим кораблём размеров — вряд ли можно считать точечным телом, однако всё равно приблизительно такая сила будет притягивать это тело к Земле. Для интересующей нас оценки этой приближённой формулы вполне достаточно.
Так вот, как легко видеть, все величины, кроме расстояния от интересующего нас тела до Земли, сохраняются, и при отдалении этого тела. Из чего можно заключить, что отношение сил, с которыми Земля притягивает это тело в разных точках пространства, обратно пропорционально квадрату отношения расстояний от центра Земли до каждой из этих точек.
Большинство космических кораблей, запущенных человечеством, летает не особо далеко от Земли. Например, Международная Космическая Станция находится на орбите, отстоящей от поверхности Земли примерно на 400 километров. Радиус же Земли — приблизительно 6400 километров.
Подставив эти сведения в вышеприведённую формулу, получим
Иными словами, внутри МКС Земля притягивает тела всего на 10% слабее, чем на поверхности Земли.
А чтобы сила притяжения упала хотя бы вдвое, надо отлететь на 2650 километров. Так далеко люди пока что залетали только во время лунных экспедиций. Все же остальные пилотируемые полёты проходили существенно ближе к поверхности Земли, а потому сила тяжести, действующая на космонавтов во время полёта, даже до половины от земной не опускалась.
Впрочем, беспилотные искусственные спутники есть и на гораздо бо́льших расстояниях. Так, часть спутников GPS летает на расстоянии 20 000 километров от поверхности, а спутник, запущенный недавно в рамках проекта «Радиоастрон», будет в самой дальней точке своей орбиты на расстоянии 330 000 километров от центра Земли.
Причина невесомости, таким образом, явно заключена в чём-то другом, однако давайте сначала разберёмся с тем, что вообще такое «вес».
Несмотря на то, что в бытовых условиях люди зачастую отождествляют между собой «массу», «вес» и «силу тяжести» — это три различные физические величины.
Масса — это неотъемлемая характеристика тела, которая остаётся одной и той же, где бы тело ни находилось, и обуславливает гравитационное и инерционное взаимодействия этого тела.
Правда, масса может поменяться при смене системы отсчёта, но при малых скоростях тела относительно точки отсчёта этим эффектом можно пренебречь.
Сила тяжести — это та сила, с которой нас притягивает некоторое массивное тело (чаще всего им подразумевается Земля).
В отличие от массы, сила тяжести — величина переменная. Чем дальше от земной поверхности, тем меньше сила тяжести. Но самое главное, это вообще две разных физических величины — масса и сила.
Даже единицы измерения у них разные: масса измеряется в килограммах, а сила — в ньютонах.
Наконец, вес — это та сила, с которой тело давит на опору или тянет за подвес.
Когда вы просто так стоите на Земле, то ваш вес — сила, с которой вы давите на поверхность, — обуславливается лишь действующей на вас силой тяжести. Однако если вы, например, возьмёте на руки своего приятеля, то ваш вес возрастёт — на величину силы тяжести, действующей на приятеля. Ведь действительно после этого на Землю вы начнёте давить сильнее.
Так вот, «невесомость» — это именно что отсутствие веса: когда вы или любое другое тело давят на пол или на что-то ещё с нулевой силой.
Именно этим эффектом обусловлены и все те странные чувства, которые мы ощущаем в невесомости.
Наши стопы не давят на пол, а пол, соответственно, перестаёт давить на наши стопы. Наши внутренние органы не давят друг на друга. Каждая клетка организма перестаёт ощущать давление тех клеток, которые ранее находились «сверху» — дальше от земной поверхности, а потому мышцам уже не надо сопротивляться этому давлению. Вестибулярный аппарат перестаёт распознавать направление «вниз» и это вызывает чувство тревоги…
Ах да, в позапрошлом абзаце я не оговорился: почти все мы такое действительно постоянно ощущаем, хотя космонавтов среди нас очень мало. Дело в том, что для ощущения невесомости не обязательно лететь в космос — достаточно просто падать. Любой прыжок — это «невесомость». Те самые ощущения, хоть и очень кратковременные.
Ну а если хочется подольше, то можно прислушаться к своим чувствам, когда лифт начинает ехать вниз.
Так вот, в космических кораблях невесомость настаёт в те моменты времени, когда они падают — то есть движутся строго с ускорением свободного падения, обусловленного силой тяжести. В этот момент вместе с кораблём аналогичным образом движется и всё его содержимое, а также содержимое содержимого, поэтому никто ни на кого не давит. Всё имеет нулевой вес.
Причём космические корабли падают основную часть времени своего полёта — стоит выключить двигатель, как тут же начинается падение в сторону наиболее влиятельного по создаваемой им силе тяжести объекта.
Даже во время полётов на Луну каждый космический корабль почти всё время падал. В основном в сторону Земли, но, когда стало совсем близко до Луны — уже в её сторону.
Правда, это было своеобразное такое падение: падая на Землю, космический корабль продолжал лететь в сторону Луны — просто потому, что до того он набрал довольно большую скорость, которую всю дорогу снижала тянущая его к Земле сила, но так и не успела снизить скорость до нуля, чтобы потом начать двигать космический корабль в обратную сторону.
Впрочем, падение космических кораблей вблизи Земли ещё занимательнее: во время него они умудряются оставаться на одном и том же расстоянии от земной поверхности.
И вот как это можно себе представить.
Предположим, мы, стоя на земле, бросили камень параллельно её поверхности. Когда в нашем распоряжении лишь сила мышц, камень улетит на совсем небольшое расстояние. На нём кривизна поверхности Земли столь слабо ощутима, что её вообще можно считать плоскостью.
Но если мысленно выдать себе сверхсилу или воспользоваться каким-то из достижений цивилизации, то камень удастся зашвырнуть столь далеко, что кривизна Земли уже сыграет свою роль.
Как мы видим на первой картинке, в этом случае камень как бы «залетает за горизонт» — падает дальше, чем упал бы в случае с плоской Землёй. Но мы можем не останавливаться на достигнутом и швырнуть камень ещё сильнее — как на второй картинке. В эту точку мы бы точно не смогли попасть по прямой — поверхность Земли бы помешала.
Тут, впрочем, важна не только кривизна поверхности, а ещё и то, что у нас по мере полёта меняется направление, в котором сила тяжести тянет камень. Так, в точке броска сила тяжести тянула камень вдоль оси игрек, а при пересечении оси икс — уже вдоль оси икс: каждый раз примерно в сторону центра Земли.
Благодаря этим двум факторам мы можем подобрать такую силу броска (точнее, такую начальную скорость полёта камня), что камень будет падать вечно.
В одной из книг серии «Автостопом по галактике» рекомендовался именно такой способ полёта: «Вам надо натренироваться промахиваться мимо земли во время падения, и тогда вы на самом деле будете летать».
Эта шутка тем смешнее, что ни фига не шутка. Ведь ровно вот это самое и происходит с космическими кораблями и станциями на орбитах: они падают вечно, всё время «промахиваясь» мимо Земли, поскольку успевают во время падения пролететь «вдоль» поверхности достаточно много, чтобы её не зацепить, а нырнуть за горизонт.
Вот так и летают.
Точнее, вот так и падают вместе со всем содержимым, из-за чего всё содержимое, включая космонавтов, пребывает в невесомости.
Кстати, иногда на МКС невесомость всё-таки становится неполной.
На 400 километрах атмосфера Земли довольно разрежена, но всё ещё есть. В результате станция теряет скорость из-за трения об атмосферу и потихоньку снижается. Поскольку же падение её на Землю — это совсем не то, о чём говорили большевики, её временами приходится поднимать на прежнее место при помощи её собственных реактивных двигателей или двигателей специально подосланных космических кораблей.
В эти моменты МКС движется с ускорением, отличным от создаваемого силой тяжести, а потому её содержимое ненадолго обретает вес.
Поднимающий станцию корабль, по сути, толкает низ станции в сторону её содержимого и этот низ с неизбежностью начинает давить на всё, что его касается. По третьему же закону Ньютона, касающееся «пола» содержимое толкает этот «пол» в обратную сторону. А это ведь и есть вес — сила давления на опору. Пусть и получается этот вес столь непривычным способом.
Впрочем, ровно по той же причине ваш вес ненадолго возрастает в стартующем по направлению вверх лифте.
Из рассуждений про брошенный камень видно, что для вечного полёта вокруг Земли достаточно лишь набрать нужную скорость, а после этого двигатели уже можно выключать — дальше оно будет «промахиваться» мимо Земли уже само по себе. Именно поэтому наши космические корабли именно так и летают: иначе никакого топлива не напасёшься.
Одновременно с тем данный эффект является ещё одним отличным доказательством того, что Земля всё-таки не плоская, а что-то типа шара: в ином случае невозможно было бы «зависнуть» над ней с отключёнными двигателями. Шах и мат, плоскоземельщики.
Однако миф о плоской Земле мы всё-таки разбирать не будем. Вместо него взглянем на ещё один миф, связанный с околопланетным движением.
Другие статьи из этой серии:
Часть 1 — Смена времён года — https://xren.su/myths-about-astronomy-1/
Часть 2 — Земля вращается вокруг Солнца — https://xren.su/2334/
Часть 3 — В Солнечной системе 9 планет — https://xren.su/myths-about-astronomy-3/
Сейчас многие скажут: «Да, да, мы в курсе, что какие-то негодяи-астрономы разжаловали Плутон, поэтому теперь у нас в Солнечной системе восемь планет».
Однако дело в том, что утверждение «в Солнечной системе восемь планет» тоже неверно.
И если бы дело состояло лишь в том, что люди не следят за последними астрономическими новостями, то в такой ошибке не было бы ничего особо страшного. Да только вот подобные ошибочные суждения напрямую завязаны не на игнорирование новостей, а на превратные представления о Солнечной системе в целом.
Мои ровесники заучивали в школе (а особые любители ещё до школы) перечень из девяти планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Это выглядело очень понятной системой. Вроде как у нас тут налицо некая очевидная иерархия: вокруг Солнца вращаются девять планет, вокруг некоторых планет — их спутники. Ещё случаются какие-то там кометы и астероиды, но это ведь так, мелочишка.
И тут нет ничего удивительного: на каждом этапе своего развития человечество выстраивало для себя некий относительно простой вариант устройства небес. Во-первых, потому, что на каждом этапе было ещё много чего неизвестно, а во-вторых, потому, что так проще всё это дело воспринимать.
Но если мы взглянем на количество планет в тот или иной момент времени, то закономерность многим покажется весьма неожиданной.
Дело ясное, что дело тёмное. Логично было бы ожидать роста количества планет со временем, мы же вместо этого наблюдаем очень странные колебания.
А происходило вот что. С античности до Возрождения люди считали планетами те тела, которые движутся по небу. Поэтому в число планет включались Солнце и Луна. Земля же, как центр мироздания, планетой не считалась: она ведь такая большая и плоская, в отличие от этой круглой мелочи у нас над головами.
Звёзды, правда, тоже движутся, но это тяжелее заметить. Но если последить подольше, то их движение, хоть и не столь стремительно, сколь у планет, но всё равно может быть весьма ощутимым, и в целом расклады звёзд на небе меняются вовсе даже не за миллионы лет, а существенно быстрее.
Однако по мере утверждения гелиоцентрической системы и вообще смены представлений о небе, как о совокупности окружающих Землю сфер, на более-менее близкие к современным различия между Солнцем, Луной, Землёй и всем остальным стали слишком очевидными, чтобы их игнорировать, поэтому Солнце с Луной из числа планет исключили, а Землю, наоборот, добавили.
Потом в 1781 году Уильям Гершель открыл Уран, который тоже был включён в число планет.
Чуть позже — в 1801-м — Джузеппе Пиацци открыл Цереру, о которой, впрочем, вы, весьма вероятно, не знаете.
Церера — это относительно крупный космический объект, расположенный между Марсом и Юпитером в так называемом «поясе астероидов». Однако о существовании пояса астероидов тогда никто не знал, поэтому в число планет — по аналогии с Ураном — была добавлена и она.
За следующие несколько лет были открыты Паллада, Веста и Юнона — другие объекты из, как мы сейчас знаем, пояса астероидов. Первые две были сравнимы по размерам с Церерой (хотя и поменьше), поэтому и их тоже добавили в список.
В 1846-м году был открыт Нептун. С его открытием была связана целая куча интриг, поэтому, кого считать первооткрывателем, не совсем ясно. Сейчас ими считаются Урбен Леверье, Иоганн Галле и Генрих д’Арре, но вы можете увидеть и другие версии — особенно в книгах, написанных до двадцать первого века.
Одновременно с тем продолжались поиски объектов в поясе астероидов, и их уже было открыто более сотни. Что подводило астрономов к мысли: Церера, Паллада, Веста и Юнона не просто так находятся на столь близких орбитах. Там, видимо, вообще много таких объектов — астероидов. Они как бы все заодно, а не сами по себе, как остальные планеты.
Поэтому Нептун был добавлен, а четыре астероида разжалованы — иначе бы счёт «планет Солнечной системы» очень скоро пошёл на тысячи. И в результате вскорости открытая Гигея, близкая по своим параметрам к Палладе, побыть планетой уже не успела.
В 1930-м Клайд Томбо открыл Плутон, который в дальнейшем блестяще повторил судьбу Цереры.
Мои сверстники ведь не просто так заучивали перечень из девяти планет: до 1992-го года просто никто не знал, что и Плутон, подобно Церере, находится в поясе астероидов. Более того, многие астрономы считали, что такой пояс вообще не мог сохраниться до наших дней, а присутствовал лишь на ранних этапах формирования Солнечной системы.
Кстати, в честь одного из таких астрономов — Койпера — этот пояс и назвали. Знатный троллинг получился.
Но, несмотря на суровый скепсис и проблемы с финансированием, два астронома, Дэвид Джуитт и Джейн Лу, обманом получая гранты под другие исследования, продолжали искать другие объекты за Нептуном, кроме Плутона. И в 1992-м году всё-таки нашли такой объект, которому дали звучное и романтическое название «1992 QB1».
Этот объект, впрочем, был довольно мелким, однако в двухтысячных обнаружились объекты и покрупнее. В частности, Эрида, которая размером с Плутон, но тяжелее. А также Макемаке, Хаумеа, Седна и многие другие. В общем, всё, как и в прошлый раз: к «планете» прилагался цельный пояс астероидов.
И тут снова настал повтор момента: либо добавить их всех к планетам (как минимум, Эриду, Макемаке и Хаумею), либо выпилить из списка Плутон, как «одного из многих».
Причём наличием «конкурентов» Плутона из пояса Койпера дело не кончалось. Поскольку в числе крупнейших объектов пояса Койпера, кроме Плутона, Эриды, Макемаке и Хаумеи, оказался ещё и Харон…
И тут мы переходим ко второй грани нетривиальности Солнечной системы, после количества объектов в ней. К грани, ещё более превратно представляемой большинством людей.
Давайте, пожалуй, взглянем на Плутон.
Плутон и Харон.
«А почему их двое?», — возможно, спросите вы.
Ну, потому что их, правда, двое — Плутон и Харон. И они близко друг от друга (рисунок с соблюдением всех пропорций). А от Земли — далеко. Поэтому почти пятьдесят лет после открытия эту пару принимали за одну планету. И только в 1978 м году Джеймс Кристи разглядел на фотографии некую «пучность», отсутствовавшую на предыдущих фотографиях. Радикальное изменение формы планеты было маловероятно, поэтому пучность трактовали, как крупный спутник Плутона, находящийся совсем близко к нему, что потом подтвердилось более чёткими снимками.
Плутон, Харон, Никта и Гидра.
И он ведь реально, совсем близко. И реально крупный. Настолько крупный, что центр масс этой пары лежит вне поверхности Плутона, по коей причине их вообще следовало бы считать двойной планетой.
Вообще представление о размерах космических объектов — это и есть та самая «вторая грань превратности нетривиального».
В частности, людям кажется, будто «планета» — это обязательно что-то такое большое, а «спутник планеты» — обязательно что-то маленькое.
Ну так вот, Харон, всего вдвое меньший по радиусу, чем Плутон, ехидно над этим посмеивается.
Но наверно ещё смешнее Луне, которая в полтора раза больше Плутона. А вместе с ней — Каллисто, Ио, Европе и Тритону, которые тоже больше Плутона.
Каллисто, Ио, Луна, Европа, Тритон, Плутон, Эрида и Хаумеа.
Или спутнику Сатурна — Титану и спутнику Юпитера — Ганимеду, которые больше не только Плутона, а и даже Меркурия. И лишь на треть меньше Марса.
Земля, Венера, Марс, Ганимед, Титан, Меркурий, Каллисто.
Иными словами, если бы мы судили только по размерам и массе, то Марс, Меркурий и особенно Плутон в Солнечной системе имели бы целую кучу конкурентов. Даже Земля и Венера чувствовали бы себя не так уверенно.
Кстати, будь Луна совсем немного тяжелее, Землю и Луну тоже следовало бы считать двойной планетой, поскольку их центр масс был бы за поверхностью Земли. Ведь он уже сейчас вдвое ближе к поверхности Земли, чем к её центру.
При этом сами Венера с Землёй кажутся карликами на фоне четырёх реально больших планет.
Земля, Венера и Марс в сравнении с гигантами: Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном.
В общем, то, что при сильно упрощённых представлениях кажется очевидным — кого считать планетой, а кого нет, — при более детальных представлениях всю свою очевидность сразу же теряет.
Ну да ладно. Так сколько же тогда планет в Солнечной системе?
Правильный ответ: а хрен его знает. Смотря что мы решим называть «планетой».
И одновременно с тем, как бы мы ни решили, грань будет очень тонка, а определение — весьма условным.
Сейчас, например, «планетой Солнечной системы» решено было называть нечто, удовлетворяющее следующим критериям. Оно…
1. …вращается вокруг Солнца.
2. …имеет достаточную массу, чтобы своей гравитацией привести себя к гидростатическому равновесию (упрощённо это можно воспринимать, как способность принять относительно ровную форму, близкую к приплюснутому шару).
3. …способно расчистить свою орбиту от других объектов.
Таким образом, довольно крупные Ганимед, Титан и Луна отсеиваются на первом пункте, множество мелких объектов, вращающихся вокруг Солнца — на втором, а Плутон и ему подобные на третьем.
Правда, те, кто отсеивается по третьему пункту, как бы отсеивается не совсем: для таких введён специальный термин «карликовая планета», коим сейчас названы пять объектов: Плутон, Эрида, Хаумеа, Макемаке и Церера. Про трёх соседей Цереры — Весту, Палладу и Гигею — пока неизвестно, имеется ли у них гидростатическое равновесие, поэтому их статус под вопросом. Как и статус ещё пары—тройки десятков всевозможных объектов Солнечной системы. Так что с карликовыми планетами всё ещё более неясно, чем с «классическими».
Из-за всех этих неясностей проще воспринимать термин «планета», как некое условное название определённого подмножества объектов, а не указание на некие сильно отличающиеся от всех остальных объектов качества. У крупных планет, да, много своего оригинального, но как только мы доходим до планет помельче, то тут переход к карликовым планетам или к «непланетам вообще» оказывается слишком плавным, чтобы воспринимать их как некие совершенно разные множества.
По этой причине текущая классификация, вообще говоря, принята не «наукой» или «астрономами», а конкретно Ассамблеей Международного Космического Союза, да и там далеко не все участники согласились с осмысленностью текущего определения.
Которое, вдобавок, касается только Солнечной системы, а как быть с системами других звёзд, по-прежнему неясно.
Поэтому «на самом деле» к количеству планет явно не относится. Сколько их в Солнечной системе «на самом деле» сказать в принципе невозможно. Можно только утвердить сие чьим-то произволом.
Но зато вполне возможно сказать: в Солнечной системе есть четыре «газовых гиганта» (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), из которых два — ещё и ледяные (Уран и Нептун), четыре «планеты земной группы» (Меркурий, Венера, Земля, Марс), а также десятки миллионов других объектов, вращающихся, как вокруг Солнца, так и вокруг других крупных объектов, причём некоторые из них могут поконкурировать в габаритах не только с Меркурием, но и даже с Марсом.
Причём нет никаких гарантий, что в Солнечной системе больше нет никаких иных крупных объектов — сравнимых по размерам не просто с Землёй, а даже с газовыми гигантами. Сейчас, в частности, существует довольно уверенное предположение, основанное на анализе траекторий движения объектов из пояса Койпера, что как минимум одна такая планета всё-таки есть. Но вращается она по столь далёкой от Солнца орбите, что обнаружить её пока не удалось.
Читайте также:
Топ заблуждений об астрономии 1. Смена времён года — https://xren.su/myths-about-astronomy-1/
Топ заблуждений об астрономии 2. Земля вращается вокруг Солнца — https://xren.su/2334/
Да-да, это заблуждение тоже очень широко распространено. Например, в нескольких телепередачах с его помощью проверяли «уровень образованности» граждан. Часть людей отвечала, что Солнце вращается вокруг Земли, и зачислялась в «плохо образованные». Другая же часть утверждала, что это, наоборот, Земля вращается вокруг Солнца. И их записывали в «хорошо образованные». Говорят, вторых было не так уж и много.
По поводу этого вопроса со мной умудрялись спорить даже те люди, которые, по их заверениям, окончили естественно-научные вузы. Хотя вроде бы в самом начале этой вашей физики сообщаются сведения, достаточные для правильного понимания данного явления.
Штука в том, что фраза «Земля вращается вокруг Солнца» совершенно вернá. Однако если к ней добавить «а не наоборот» или даже просто «на самом деле», то она тут же станет неверной: поскольку фраза «Солнце вращается вокруг Земли» верна ровно в той же степени.
Это может поразить воображение, но это так: если один объект вращается вокруг второго, то второй с неизбежностью будет вращаться вокруг первого. Всё зависит о того, с какой точки мы на эти объекты смотрим. Что именно мы будем считать неподвижным: если первый объект, то вокруг него будет вращаться второй, а если второй — вокруг него будет вращаться первый.
Причём траектории их вращения будут абсолютно идентичными.
На иллюстрации красная точка — Солнце. Синяя — Земля. Маленькая зелёная точка — второй фокус эллиптической орбиты Земли.
r — расстояние между фокусами.
По определению эллипса сумма зелёных отрезков равна константе — c. t — коэффициент, меняющийся от 0 до 1, который определяет текущее соотношение расстояний от каждого из фокусов.
Их траектории друг относительно друга, как можно видеть, по форме совершенно идентичные.
То же самое можно представить и в анимированном виде.
И вот тут мы доходим до более интересной части. Точнее, сразу до целого комплекта интересных частей.
Во-первых, в таком ракурсе неясно, а какие вообще претензии были к Галилею и к Джордано Бруно, которого вообще за что-то такое сожгли.
Во-вторых, возникает вопрос: ну, с выбором абстрактной точки отсчёта-то понятно, однако, как оно на самом деле? На самом деле-то кто вокруг кого вращается?
Начнём, пожалуй, со второго вопроса. Ответ на него: никакого «на самом деле» вообще нет. Во вселенной не существует избранной, «настоящей» системы отсчёта — они все равноправны. Вы можете измерять положение объектов относительно какого вам заблагорассудится другого объекта, и любое такое измерение будет не более «настоящим», чем любое другое.
Этот принцип — один из ключевых принципов физики: все точки отсчёта равны между собой.
Впрочем, по некоторым характеристикам они всё-таки отличаются. И этим иногда ошибочно пользуются, чтобы обосновать «настоящесть» одной системы по сравнению с другой.
Есть системы, в которых выполняется первый закон Ньютона. То есть, если сумма сил (а точнее их равнодействующая), приложенных к телу, равна нулю, то это тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. А есть системы, где такое не выполняется.
Примером системы второго типа может быть разгоняющийся поезд: когда вы в нём стоите, вас начинает «тянуть» к хвосту поезда. Хотя, конечно, «на самом деле» это не вас тянет, а поезд из-под вас всё время пытается выехать. Если же он вдруг поедет с постоянной скоростью, тянуть назад вас перестанет, поскольку вы, благодаря сцеплению с полом или со скамейкой, разогнались относительно земли до той же скорости, что и поезд, и теперь с этой скоростью вместе с ним движетесь, или — если считать относительно поезда — не движетесь.
Системы первого типа называются «инерциальными», а второго «неинерциальными».
Так вот, часто можно слышать, будто «на самом деле Земля вращается вокруг Солнца, поскольку система с точкой отсчёта в центре Земли — неинерциальная».
Однако проблема тут в том, что и система, с точкой отсчёта в центре Солнца тоже не инерциальная. И даже с точкой отсчёта в центре масс Земли и Солнца (в виду огромной разницы их масс находящейся, впрочем, довольно близко к центру Солнца).
Потому что Земля с Солнцем не одни. Вокруг них целая куча других звёзд, галактик и, самое главное, других планет Солнечной системы. И вся эта толпа своим присутствием портит красоту картины.
Кстати, среди планет Солнечной системы всё-таки есть одна — Юпитер — достаточно большая, чтобы иногда иметь свой центр масс с Солнцем за пределами Солнца. Так что все планеты «на самом деле вращаются вокруг Солнца», и только Юпитер достаточно крут, чтобы этого не делать.
В этом смысле, можно говорить лишь о том, что Солнце — «более инерциальная» система, чем Земля: эффекты от «неинерциальности» в этой системе менее заметны.
И это, правда, так. Однако в ряде случаев эффекты от неинерциальности Земли тоже заметны весьма слабо. Например, когда вы стоите на этой самой Земле и что-то там делаете. Совершенно точно, в таком контексте относительно Земли всё будет гораздо «инерциальнее», чем относительно Солнца.
Да и в целом бо́льшая или меньшая «инерциальность» не делает систему отсчёта «более» или «менее настоящей». Как максимум — более удобной для некоторых расчётов.
Причём именно для некоторых, а не для всех. Да, если взять Солнце за центр, то траектории планет становятся гораздо более понятными, а с центром внутри Земли они очень причудливо выглядят.
Если взять Солнце за центр, то траектории планет понятны, с центром внутри Земли они выглядят очень причудливо.
Однако вот движение Луны более понятно выглядит, если его рассматривать относительно Земли. То же касается и искусственных спутников: рассчитывать параметры их полёта гораздо проще относительно Земли, а не Солнца. И полёт на Луну тоже проще планировать именно в этой системе координат.
А полёт на Марс, например, проще спланировать, если вблизи Земли считать относительно Земли, вблизи Марса — относительно Марса, и только промежуточную его часть — относительно Солнца.
Нет универсально удобной системы отсчёта, как нет «настоящей».
Но за что же тогда сожгли Бруно и затравили Галилея?
Да, собственно, за то, что в те времена всё это было не особо известно. По представлениям тогдашней физики, и, что ещё важнее, по тогдашним религиозным канонам Земля находилась в центре мироздания, поэтому, как тогда казалось, эта самая избранная «настоящая» точка отсчёта была.
Да и планеты со звёздами, в общем-то, основной массой людей воспринимались не как сейчас. Это, кстати, заслуга, в том числе, Галилея с его телескопом и Бруно с его логикой и воображением — в склонении мира к правильному их восприятию.
Однако если Бруно пострадал за свои метафизические воззрения, а не только за пропаганду гелиоцентрической (с Солнцем в центре) системы, то Галилею инквизиция таки вписала в обвинительный приговор именно вот это:
Вследствие рассмотрения твоей вины и сознания твоего в ней присуждаем и объявляем тебя, Галилей, за всё вышеизложенное и исповеданное тобою под сильным подозрением у сего Св. судилища в ереси, как одержимого ложною и противною Священному и Божественному Писанию мыслью, будто Солнце есть центр земной орбиты и не движется от востока к западу, Земля же подвижна и не есть центр Вселенной.
К этому, впрочем, присовокупили ещё и то, что Галилей нарушил прямой запрет на изложение этой мысли, но это не главное.
Главное, что инквизиция банально не поняла основную часть прозрения Галилея. Оно не в том, что Солнце, а не Земля в «центре мира», а в том, что все системы отсчёта равноправны. Этот принцип так и назван в честь него: «Принцип относительности Галилея».
Правда, этот принцип в полной своей форме относился лишь к инерциальным системам отсчёта (в том смысле, что они не просто равноправны, а вообще изнутри неотличимы друг от друга: «как в одной полетит стрела, так и в другой тоже»). Да и про Солнце, как про «чуть более истинный центр», Галилей тоже обмолвился. Но всё-таки в своём понимании устройства мира он продвинулся гораздо дальше, чем его судьи.
Ну а к настоящему моменту физика продвинулась ещё сильнее. И теперь уже понятно, что правильно всё посчитать можно относительно любой точки, и её выбор зависит лишь от задачи — от которой точки её удобнее решать, от той и надо. А «настоящих» попросту нет.
Поэтому те «образованные», которые ответили так, и особенно те, кто их таким способом проверял на образованность, на самом деле не особо-то образованные, а просто заучили наизусть нужную фразу, как заклинание.
Наконец, ещё один нюанс: в природе никто вокруг кого не вращается. Само понятие «вращение» завязано на то, что мы, люди, обладаем памятью, а потому способны заметить, что некоторые явления почти повторяются. Повспоминав расположение планет и звёзд на небе, мы можем вычислить «период повторения» и, например, изобразить эффектным эллипсом, опоясывающим Солнце, траекторию родной Земли. А потом, понаблюдав подольше, нарисовать эллипсы и для других планет тоже. И назвать этот частный случай повторяемости «вращением».
Но вот природа, в отличие от нас, видимо, не помнит своей предыстории. Или, во всяком случае, никак этого не проявляет. Имеет ли тогда смысл пытаться выяснить, а кто вокруг кого вращается «на самом деле»?
Кстати, о более долгих наблюдениях. Чтобы пронаблюдать полный оборот Плутона вокруг Солнца нам бы потребовалось смотреть в небо примерно 248 лет. А его открыли только в 1930-м. И уже успели закрыть обратно.
Или не успели?
Читайте также Топ заблуждений об астрономии 1. Смена времён года
Первое заблуждение можно было бы счесть совершенно детским, однако печальная ирония в том, что сейчас я всё чаще слышу его пересказ совсем даже не из детских уст. Вплоть до того, что в одной передаче некая учительница даже хвасталась тем, что «все дети в их школе очень много знают, в том числе о смене времён года». Причину которой она и озвучивала:
Времена года сменяются потому, что Земля движется по эллиптической орбите, поэтому иногда она находится дальше от Солнца, а иногда ближе.
Тиражирование этого заблуждения уже походит на эпидемию. Даже в мультиках про географию для детей временами называют именно этот вариант. Прокрался он и на некоторые с виду серьёзные сайты.
Итак, смена времён года происходит благодаря двум факторам: во-первых, это движение Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите, во-вторых, это [тут типа спойлер]. Не будь одного из этих двух факторов — на Земле никогда не сменялись бы времена года.
Правда, тут хотя бы назван «второй фактор», хотя и ошибочно сказано, будто бы «не будь одного из них, времена года бы не сменялись.
Однако нет, друзья мои, «второго фактора» вполне хватило бы для означенной смены.
О чём, впрочем, можно было бы догадаться, если бы самую малость вспомнить некоторые нюансы этих самых времён года. Так, в частности, когда в Северном полушарии зима, в Южном — лето. И если бы объяснение про эллиптическую орбиту было бы верным, то из этого бы следовало, что эти два полушария то ли летают по разным орбитам, то ли по одной, но с большим отрывом друг от друга. В общем, с целостностью Земли явно что-то было бы не в порядке.
На том же сайте, кстати, можно прочитать, что
конечно, и в Южной Африке бывает зима и выпадает снег, но зима в ЮАР и в Австралии намного теплее, чем зима в России на полуострове Ямал или на архипелаге Новая Гвинея.
Но вообще-то в Южной Африке зима теплее потому, что полуостров Ямал находится примерно на 70° северной широты, а Южная Африка — на 30° южной. Если же мы бы взяли что-то относительно симметричное — например, Южную Африку и Израиль (30° южной против 30° северной), то о «намного теплее» у нас речь бы не шла.
Конечно, температура определяется не только широтой, но ещё и близостью к морю или горам, наличием тёплых или холодных течений и так далее (в частности, в Южной Африке гораздо более ощутимо скачет температура), но в этом случае видно, что при симметричном расположении и графики температур симметричны.
Иными словами, «первый фактор» тут явно не главный.
Да, эллиптичность орбиты, правда, оказывает некоторое влияние на климат, но дело тут вовсе не в удалённости от Солнца — она-то совсем небольшая. Удалённость в перигелии (в самой ближней к Солнцу точке орбиты) отличается от удалённости в афелии (самой дальней точке) всего на 3%. Этого слишком мало, чтобы обусловить большую разницу температур на симметричных широтах.
И, самое главное, как уже намекалось выше, если бы мы имели дело только с этим фактором, то зима и лето наступали бы на всей планете сразу.
В общем, эллиптичность орбиты приводит лишь к тому, что зима в Южном полушарии на два—три дня короче, чем в Северном, а лето, напротив, длиннее.
Реально же основной вклад в смену времён года вносит то самое, с чем радикально ошиблись в мультике, нарисовав Землю без наклона к её орбите. А она ведь на самом деле наклонена: на 23,44°.
Благодаря этому наклону часть года Земля преимущественно повёрнута к Солнцу своим Северным полушарием, а другую часть — Южным.
Это приводит, во-первых, к большей продолжительности дня, а во-вторых, к большему углу подъёма Солнца над поверхностью земли в одно и то же время суток.
Где-то на севере Норвегии солнце в полдень летом выглядит, примерно, как на правой картинке, а зимой — как на левой.
В результате этих двух эффектов земля и атмосфера летом прогреваются ощутимо сильнее, чем зимой.
Однако этот эффект тем менее заметен, чем ближе данная точка поверхности к экватору: ведь с него и зимой, и летом солнце видно примерно под одним и тем же углом — оно почти прямо над головой, да и продолжительность дня тоже весь год примерно одинаковая.
С другой стороны, ближе к полюсам этот эффект столь сильно выражен, что часть года там солнца вообще не видно, но зато другую часть года его видно круглые сутки. Иными словами, явления, условно называемые «полярная ночь» и «полярный день» напрямую связаны как со сменой времён года, так и с тем явлением, которое его вызывает — наклоном оси вращения Земли относительно плоскости орбиты её вращения вокруг Солнца.
И, кстати, с вращением вокруг Солнца связано второе весьма распространённое заблуждение. О нём — в следующей заметке.
Сверхмассивную чёрную дыру удалось обнаружить астрономам, работающим с Магеллановыми телескопами Обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Согласно расчётам, эта чёрная дыра одна из самых больших — около 800 миллионов солнечных масс, а появилась она всего лишь через 690 миллионов лет после Большого взрыва, что также делает её возможно самый древней черной дырой.
Чёрная дыра находится в центре самого удалённого от нас (из известных в настоящее время) квазара ULAS J1120+0641. Её обнаружил астроном из Института Карнеги (Carnegie Institution for Science) Эдуардо Баньядос (Eduardo Bañados) и его научная группа.
Для изучения чрезвычайно удалённых объектов учёные используют метод инфракрасной спектроскопии. На Магеллановых телескопах установлено специальное оборудование для этого — FIRE (Folded port InfraRed Echellette). Удалось определить параметр красного смещения квазара ULAS J1120+0641 — 7,5. Это значит, что свет, который мы увидели с помощью телескопа, был испущен через 690 миллионов лет после Большого взрыва.
Это единственный объект той эпохи, который мы можем наблюдать. Она (чёрная дыра) обладает чрезвычайно высокой массой, а ведь Вселенная тогда была настолько молода, что этой вещи не могло быть. Вселенная просто была недостаточно зрелой, чтобы создать такую большую чёрную дыру. Это весьма озадачивает.
— говорит профессор Роберт Симко (Robert Simcoe), соавтор публикации.
Интересна не только сама феноменальная чёрная дыра, но и среда, в которой она образовалась. Учёные полагают, что данная чёрная дыра возникла в то время, когда во Вселенной протекали фундаментальные изменения — в непрозрачной среде с преобладанием нейтрального водорода зажигались первые звёзды.
Когда звёзд стало много, их излучение вывело водород из нейтрального состояния, при котором электроны связаны с ядром. Переход водорода в ионизированную форму был важным шагом в эволюции Вселенной.
Исследователи полагают, что обнаруженная чёрная дыра существовала в среде, которая была примерно наполовину нейтральной, наполовину ионизированной. Это время, когда формировались галактики.
Это наблюдение способствует нашему пониманию Вселенной в целом, поскольку мы определили момент времени, когда Вселенная находилась в середине очень быстрого перехода от нейтральной к ионизированной. Теперь у нас есть самые точные на сегодняшний день данные о том, когда зажглись первые звёзды.
— отмечает профессор Симко.
Наблюдение поставило перед учёными вопрос, ответ на который только предстоит найти. Считается, что чёрные дыры растут за счёт аккреции (поглощения массы из окружающей среды). Но для набора такой массы чёрной дыре понадобилось бы гораздо больше времени, чем 690 миллионов лет. Каким же образом так рано образовалась настолько значительная чёрная дыра?
Автор — Сергей Сыров
Немного занимательных новостей науки и техники прошедшей недели:
Ученые отредактировали ДНК бактерии и научили ее вырабатывать новый белой
Созданный в ИТМО метаматериал отмечен как один из важнейших открытых года в области оптики
"Роскосмос" потерял ракету с кучей спутников на борту
Обнаружена пара сверхмассивных черных дыр на рекордно близком расстоянии друг от друга.
А теперь обо всем подробнее:
Группе ученых из научно-исследовательского института Скриппса при участии Флойда Ромесберга (Floyd Romesberg) (и основываясь на его более ранних исследованиях) удалось отредактировать ДНК кишечной палочки. ДНК всей жизни на Земле зашифровано четырьмя буквами – азотистыми основаниями (А – аденин, Т — тимин, Г-гуанин, Ц – цитозин), комбинации которых шифруют аминокислоты. Ученым удалось внедрить в код кишечной палочки два дополнительных неестественных азотистых основания, которые также приняли участие в шифровании. При этом им удалось добиться, чтобы бактерия использовала эти основания и информацию для синтеза зеленого флуоресцентного белка.
Да, пока ученые только заставили кишечную палочку светиться, но это первый шаг, открывающий огромные возможности для науки. А тех, кто начал волноваться, что полусинтетические бактерии захватят мир, ученые успокаивают: их творения не могут жить вне лаборатории, так как для их работы требуются специальные химические вещества.
Флуоресцентные клетки экспрессируют белок, кодируемый искусственными основаниями ДНК
Подробнее:
http://www.scripps.edu/news/press/2017/20171130romesberg.html — подробная статья на английском на сайте Научно-исследовательского института Скриппса.
https://www.nkj.ru/news/32630/ — подробный обзор на русском языке в журнале «Наука и жизнь»
https://www.nature.com/articles/nature24659 — результаты исследования в журнале Nature
Журнал Optics & Photonics News назвал 30 самых выдающихся достижений в области оптики за этот год. И в этот ТОП попал созданный в стенах ИТМО специальный трехмерный метаматериал, призванный управлять движением света и электромагнитных волн без потери энергии.
«Благодаря трехмерным изоляторам мы можем добиться такого поведения электромагнитных волн, которое раньше было технически недостижимо. На сегодняшний день невозможно создать оптический волновод без дефектов поверхности. Из-за них сигнал постепенно затухает, и в какой-то момент его уже невозможно уловить. С помощью топологических систем мы сможем избежать возникающих оптических потерь», ‒ объясняет Александр Ханикаев, профессор Городского университета Нью-Йорка (США), чьи теоретические наработки использовались для создания материала.
Подробнее об этих разработках — https://ria.ru/science/20171127/1509667173.html
Для тех, кто хорошо разбирается в теме, лучше сразу читать обзор на сайте журнала Optics & Photonics News — https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_28/december_2017/extras/topological_photonics_goes_three-dimensional/
Не все новости из мира науки и техники позитивные…
Во вторник (28 ноября) с космодрома «Восточный» стартовала ракета-носитель «Союз 2.16», на борту которой располагался спутник «Метеор-М» и еще 18 маленьких космических аппаратов (спутники связи и прочее). В начале, вроде, все шло хорошо: головной блок отделился от ракеты. Затем разгонный блок должен был вывести спутник «Метеор-М» на орбиту, но в расчетное время аппарат не вышел на связь.
Есть предположения, что головной блок упал в океан в районе Антарктиды.
Только один спутник «Метеор-М», находившийся на борту ракеты, был застрахован на сумму в 2,6 миллиарда рублей.
Метеор-М
Подробнее:
https://www.popmech.ru/technologies/news-398992-srochno-roskosmos-poteryal-sputnik/?utm_source=facebook&utm_medium=social&utm_campaign=targetings-PopMechanics&utm_content=rssnews&utm_term=20171128-398992-fb#0_5_4122_13044_704_178152850
https://ria.ru/space/20171128/1509734099.html
Объект с очередным романтическим астрономическим названием LGGS J004527.30 + 413254.3, ранее считавшийся частью туманности Андромеды, оказался парой сверхмассивных черных дыр. Это открытие совершили Тревор Дорн-Валленштейн (Trevor Dorn-Wallenstein), Эмили Левеск (Emily Levesque) и Джон Руан (John Ruan) из Вашингтонского университета. Причем, расстояние между обнаруженными черными дырами оказалось рекордно маленьким. Они вращаются вокруг общего центра масс.
Ученые полагают, что однажды эти черные дыры сольются, и по примерным подсчетам это должно произойти через 350 000 — 360 000 лет.
Подробнее:
https://www.vesti.ru/doc.html?id=2960709&cid=2161
https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/giant-black-hole-pair-photobombs-andromeda-galaxy.html
Если Вы встретили какую-нибудь интересную новость, которую хотите увидеть в нашем обзоре, пожалуйста, высылайте ее в нашу редакцию — webmaster@xren.su