101 ключевая идея: Астрономия - Брейтот Джим - Страница 15

Маршрут Солнца на небесной сфере

"Равноденствие" означает равную продолжительность дня и ночи. В середине весны и в середине осени периоды света и темноты в каждый из этих дней имеют равную продолжительность.

См. также статью "Небесная сфера 1".

НЕБЕСНАЯ СФЕРА 3: НЕЗАХОДЯЩИЕ ЗВЕЗДЫ

Полярную звезду можно видеть в любую ясную ночь в Северном полушарии в любое время года. Долгота Полярной звезды (то есть угол между направлением на нее и горизонтом) равна широте, на которой находится наблюдатель. К примеру, наблюдатель, который находится на Северном полюсе, будет видеть Полярную звезду прямо над головой. Околополярные звезды, окружающие Северный полюс небосвода, тоже можно видеть в любую ясную ночь. Из-за вращения Земли кажется, что эти звезды движутся по кругу, центром которого является Полярная звезда. На фотографии с длительным сроком экспозиции можно видеть светлые дуги вокруг Полярной звезды; каждая дуга образована отображением звезды на пленке, поскольку сама пленка движется по отношению к свету звезды вместе с вращением Земли. Угол возвышения такой звезды меняется по мере того, как она движется вокруг Полярной звезды. Если звезда никогда не опускается за горизонт, ее называют незаходящей, или циркумполярной. Для наблюдателя на широте L звезда, которая видна над самым горизонтом, должна находиться под углом равным L по отношению к Полярной звезде. Любая звезда, расположенная под большим углом к Полярной, не может быть незаходящей на этой широте. Наблюдатель на широте L в Южном полушарии тоже сможет видеть ряд незаходящих звезд, но все они будут другими.

Звезды, которые не являются незаходящими, восходят и заходят каждые 24 часа. К примеру, ранней зимой в Северном полушарии созвездие Ориона можно видеть в ясную ночь сразу же после того, как оно восходит над восточным горизонтом. Ранним утром перед восходом Солнца то же самое созвездие можно видеть над западным горизонтом перед его заходом. Все звезды, которые не являются незаходящими, восходят на востоке и заходят на западе, потому что Земля вращается в восточном направлении.

Звезда кульминирует, когда она находится в наивысшей точке над горизонтом. Это происходит, когда звезда проходит с востока на запад через меридиан наблюдателя — большой круг небесной сферы с севера на юг через Полярную звезду и точку, расположенную непосредственно над головой наблюдателя. Каждая звезда кульминирует примерно на 4 минуты раньше времени своей кульминации предыдущей ночью. Это происходит потому, что Земля поворачивается со скоростью 1° каждые 4 минуты, а орбитальное движение Земли вокруг Солнца составляет около 1° за каждые 24 часа.

См. также статью "Небесная сфера 1".

НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА

Нейтронной звездой называется очень маленькое, сверхплотное небесное тело, состоящее только из нейтронов. В каждом атоме вещества содержится положительно заряженное ядро, состоящее из протонов с положительным зарядом и нейтронов, не имеющих электрического заряда. Отрицательно заряженные электроны движутся вокруг ядра атома на сравнительно больших расстояниях. В нейтронной звезде нет электронов или протонов; она целиком состоит из нейтронов, упакованных так же плотно, как в ядре атома.

Поскольку нейтроны не несут электрического заряда, они не отталкиваются друг от друга, как протоны. В 1934 г. Вальтер Бааде и Фриц Цвикки опубликовали статью, в которой они предложили идею звезды, состоящей только из нейтронов. [20]Согласно их теории, вспышка сверхновой происходит после того, как обычная звезда превращается в нейтронную. Плотность такой звезды значительно выше, чем плотность белого карлика. Нейтронная звезда с массой, равной массе Солнца, будет иметь диаметр, немного превышающий 10 км. Сила тяготения на поверхности нейтронной звезды будет так велика, что искривляет свет и почти достаточна для того, чтобы удержать световое излучение.

Теоретики того времени знали, что общей теорией относительности Эйнштейна было предсказано существование черных дыр — объектов с такой огромной массой, что даже свет не может избежать их притяжения. Модель нейтронной звезды превратила понятие черной дыры из математической гипотезы в физическую возможность. Существуют ли экспериментальные свидетельства существования нейтронных звезд? В 1967 году Джоселин Белл, аспирантка Кембриджского университета, обнаружила в космосе источник повторяющихся всплесков радиоизлучения. Через год было обнаружено еще 20 таких звезд, названных пульсарами.

Астрономы доказали, что пульсар представляет собой быстро вращающуюся нейтронную звезду, испускающую пучок радиоволн, который поворачивается из стороны в сторону, как луч света маяка, вместе с вращением звезды. Каждый раз, когда радиолуч проходит мимо Земли, приборы регистрируют всплеск радиоволн от нейтронной звезды. Нейтронная звезда в центре Крабовидной туманности является пульсаром, вращающимся со скоростью 30 раз в секунду.

См. также статьи "Черные дыры", "Пульсар".

НЕПТУН

Планету Нептун наблюдал еще Галилей, который считал ее звездой, поскольку ее положение на фоне ближайших звезд почти не менялось. Однако в 1843 году Джон Адамс в Англии и Урбен Леверье во Франции независимо друг от друга пришли к выводу, что необъяснимое ускорение, а потом замедление Урана должно быть обусловлено воздействием внешней планеты. Положение этой неизвестной планеты, впоследствии названной Нептуном, было вычислено по движениям Урана, и это предсказание было подтверждено Иоганном Галле [21]в 1846 году.

Нептун виден с Земли как голубой диск без каких-либо характерных черт, движущийся через созвездия со скоростью около 2° в год и совершающий полный оборот вокруг Солнца за 164 года и 288 дней на среднем расстоянии 30 астрономических единиц. Его диаметр примерно такой же, как у Урана, хотя средняя плотность в 1,3 раза выше, чем плотность Урана. Автоматический зонд "Вояджер-2" пролетел мимо Нептуна в 1989 году и обнаружил, что его атмосфера сходна по составу и температуре с атмосферой Урана. "Вояджер -2"также обнаружил слабовыраженные пояса и зоны, формации облаков и огромное темное пятно в атмосфере Нептуна. Однако, в отличие от Большого красного пятна Юпитера, этого темного пятна не оказалось на месте, когда космический телескоп Хаббла был впервые использован для наблюдения Нептуна. Считается, что присутствие поясов и зон на Нептуне обусловлено внутренним разогревом планеты.

Зонд "Вояджер-2" выявил наличие кольцевой системы вокруг Нептуна и открыл еще 6 спутников в дополнение к Тритону, открытому в 1846 году, и Нереиде, открытой в 1949 году. Диаметр Тритона, самого крупного спутника Нептуна, составляет 0,75 диаметра земной Луны. Тритон движется по орбите в направлении противоположном вращению самой планеты и наклонен под углом 23° к экватору Нептуна. "Вояджер -2" наблюдал гейзеры, бьющие высоко над ледяной поверхностью Тритона, местами изборожденной глубокими складками, местами — гладкой. Считается, что Тритон сформировался в другой части Солнечной системы, а затем при близком прохождении был захвачен Нептуном. Гейзеры на Тритоне, скорее всего, состоят из жидкого азота, прорывающегося из-под поверхности азотного льда.

См. также статьи "Планеты", "Орбиты планет", "Уран".

НОВАЯ

Новая — это звезда, которая внезапно становится гораздо ярче обычного, а затем постепенно тускнеет. [22]Так, например, одна из звезд в созвездии Орла в 1918 году за несколько дней неожиданно стала такой же яркой, как Сириус, ярчайшая звезда в ночном небе, и оставалась видимой невооруженным глазом в течение нескольких месяцев. Подобно выслеживанию комет, охота за новыми звездами для астрономов-любителей является одним из способов прославиться, так как появление новой звезды всегда бывает неожиданным событием, а профессиональные астрономы обычно не могут позволить себе вести за небосводом случайные наблюдения. Астроном-любитель из Колорадо Питер Коллинз был первым, кто заметил Новую в созвездии Лебедя в 1992 году. Через несколько часов после открытия астрономы по всему миру наблюдали эту Новую V1974 в созвездии Лебедя. Вспышка Новой является драматическим событием, в ходе которого звезда сбрасывает оболочку из вещества и ее яркость иногда возрастает сразу на 10 звездных величин. Расширяющаяся оболочка вещества обычно слишком тусклая для непосредственного наблюдения, но ее присутствие очевидно из-за широких эмиссионных линий в электромагнитном спектре звезды.