СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ.
НАША ГАЛАКТИКА
1. Млечный Путь и Галактика. Длинный путь прошла наука, прежде чем была установлена структура окружающей Вселенной. Только в начале XX ст. Окончательно доказано, что все видимые на небе зори образуют отделенную звездную систему - Галактику, хоть задолго до этого высказывалось немало правильных идей. Да, английский ученый Вильям Гершель 1738-1822 первый указал путь к решению задачи о строении мира зрение, которое заключается в подсчете зрение на одинаково малых участках, выбранных в разных местах неба.
Постепенно выяснилось, что зари Млечного Пути - светлой серебристой полосы, которая опоясывает все небо1, - это основная часть нашей очень сплющенной звездной системы - Галактики. Поскольку полоса Млечного Пути опоясывает небо по большому кругу, то мы находимся вблизи его плоскости, которую называют галактической. Дальше всего Галактика протягивается вдоль этой плоскости. В перпендикулярном к ней направлении густота зрение быстро уменьшается, следовательно, Галактика в этом направлении протягивается не так далеко.
Наблюдаемая структура Млечного Пути рис. 81 Отчасти предопределена реальным розміщеням слабых то есть далеких зрение, из которых он состоит, отчасти тем, что местами их заступают тучи космической пыли. Такую темную тучу можно заметить около зари Денеб в созвездии Лебединое, где начинается разделение Млечного Пути на две ветки, которые соединяются в южном полушарии неба. Это позірне раздвоение вызвано нагромождением космической пыли, которая заступает часть самых ярких мест Млечного Пути, в том числе и те, которые находятся в созвездиях Скорпиона и Стрелеца рис. 82.
Иногда ошибочно говорят, что Млечный Путь - это и есть наша Галактика. Млечный Путь - видимое на небе светлое кольцо, а наша Галактика - это громадный звездный остров рис. 83. Большинство ее зрение находится в полосе Млечного Пути, однако ими она не исчерпывается. В Галактику входят зори всех созвездий.
Древние греки назвали ее "галаксіао, то есть молочный круг от слова гал а - молоко.
Подсчитано, что на всем небе количество зрение 21-ї величины и более ярких представляет близко 2-Ю9, но это лишь небольшая часть звездного "населения" нашей звездной системы - Галактики.
Размеры Галактики определили за размещением зрение, которые видно на больших расстояниях. Это цефеїди и горячие сверхгиганты. Диаметр Галактики можно взять приблизительно на 30 000 пк, или 100 000 световых лет, однако четкого предела у нее нет, поскольку звездная плотность в Галактике постепенно сводится на нет.
В центре Галактики находится ядро діаметром 1000- 2000 пк- огромное уплотняющее скопление зрение. Оно размещено от нас на расстоянии почти 10 000 пк 30 000 световых роківчу направлении созвездия Стрелеца, но почти полностью спрятано от нас завесой туч космической пыли.
В состав ядра Галактики входит много красных гигантов и короткопериодических цефеїд. Зори верхней части главной последовательности, особенно сверхгиганты и классические цефеїди, представляют младшее население. Оно размещается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой, или диск. Среди зрение этого диска содержатся пылевая материя и тучи газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.
По аналогии к другим звездным системам, о которых будет идти речь в § 29, можно считать, что в диске нашей Галактики должны существовать спиральные ветки, которые выходят из ядра и на концах сходят на нет рис. 84. Для таких веток характерные горячие сверхгиганты и классические цефеїди. Однако точное положение и форма спиральных веток в нашей Галактике еще не выяснено.
Связь между принадлежностью зрение к той или другой последовательности и размещением их в пространстве отображает отличия условий и времени образования зрение.
2. Звездные скопления и ассоциации. В некоторых местах на небе в телескоп, а кое-где даже невооруженным глазом можно различить тесные группы зрение, связанных взаимным тяготением, - или звездные скопления. Различают два вида звездных скоплений : рассеянные и пулевые. Сравним их свойства. Рассеянные скопления рис. 85 Состоят обычно из десятков или сотен зрение главной последовательности и сверхгигантов со слабой концентрацией к центру.
Пулевые скопления рис. 86 Состоят из десятков или сотен тысяч зрение главной последовательности и красных гигантов. Иногда к ним входят короткопериодические цефеїди.
Размер рассеянных скоплений - несколько парсеков. Это, например, скопление Гіади и Плеяды из созвездия Тельца. Если на скопление Плеяды навести телескоп, то вместо группы из 6 зрение, видимых невооруженным глазом, в поле зрения телескопа увидим брильянтовий россыпь зрение. Размер пулевых скоплений с сильной концентрацией зрение к центру - десятки парсеков. Все они далеки от нас и в слабый телескоп они видно как туманные пятна.
Диаграммы "цвет - світність" для зрение пулевых и рассеянных скоплений разные. Это и помогает различать тип звездного скопления. В состав рассеянных скоплений входят также газ и пыль див. Мал. 85, Которые не наблюдаются в пулевых звездных скоплениях.
Расстояния к ближайшим пулевым скоплениям определяют за короткопериодическими цефеїдами, что входят в их состав, сравнивая их видимую звездную величину с известной для них абсолютной звездной величиной.
Чтобы определить расстояния к рассеянным скоплениям, складывают для их зрение диаграмму "цвет - видимая звездная величина" и сравнивают ее с диаграммой "цвет - абсолютная звездная величина". Это дает возможность найти разницу между видимой и абсолютной величинами для зрение одного и того же цвета, а отсюда - расстояние к зрение скопления см. Формулу 4.
Известно свыше 100 пулевых и сотни рассеянных скоплений, но в Галактике рассеянных скоплений должен быть десятки тысяч. Мы видим только ближайшие из них.
На небе наблюдаются рассеянные группы горячих сверхгигантов, которые советский ученый, академик В. А. Амбарцумян назвал 0-асоціаціями. їХні зори далеки одна от другой и не всегда содержатся взаимным тяготением, как в звездных скоплениях. 0-Асоціації также характерные для населения спиральных веток.
3. Движения зрение в Галактике. В древности зори не случайно называли "неподвижными". Лишь в XVIII ст. Было выявлено очень медленное перемещение Сириуса среди зрение, заметное при сравнении Точных измерений его положения, сделанных с промежутком времени несколько десятилетий. Собственным движением зари называется ее видимое угловое смещение по небу за один год на фоне слабых далеких зрение. Оно выражается долями секунды дуги за год.
Лишь заря Барнарда проходит за год дугу 10, что за 200 лет будет представлять 0,5°, или видимый поперечник Луны. За это зорю Барнарда назвали "летучей".
Собственные движения зрение в наше время определяют, сравнивая фотографии выбранного участка неба, сделанные на одном и том же телескопе через годы и даже десятилетия. В силу того, что заря двигается, ее положение на фоне более отдаленных зрение за это время несколько изменяется. Смещения зари на фотографиях измеряют с помощью специальных микроскопов. Его удается оценить лишь для сравнительно близких зрение.
Но если расстояние к заре неизвестно, то ее собственное движение мало что говорит о настоящей скорости зари. Например, пути, пройденные зорями за год рис. 87, Могут быть разными: S1A, S 2С, а соответствующие им собственные движения m - одинаковыми. Скорость зари в пространстве можно рассматривать как векторную сумму двух компонентов, один из которых направлен вдоль луча зрения, второй - -перпендикулярний к нему. Первый компонент - это лучевая, Второй - тангенциальная скорость. Собственное движение зари определяется лишь тангенциальной скоростью и не зависит от лучевой.
Чтобы вычислить тангенциальную скорость ут в километрах за секунду, нужен ut в радианах за год умножить на расстояние к заре D в километрах и разделить на число секунд в году. Но
Поскольку на практике ц всегда определяют в секундах дуги, а О - в парсеках, то для вычисления ут в километрах имеем формулу
Ut = 4,74 m D
Если определенно за спектром и лучевую скорость зари ur, то пространственная скорость ее u будет равняться:
.
Скорости зрение относительно Солнца или Земли обычно представляют десятки километров за секунду.
4. Рух Солнечной системы. В начале XIX ст. В. Гершель за собственными движениями немногих близких зрение установило, что относительно них Солнечная система двигается в направлении созвездия Лиры и Геркулеса. Направление, в котором двигается Солнечная система, называется апексом движения. Впоследствии, когда за спектрами начали определять лучевые скорости зрение, вывод Гершеля подтвердился. В направлении
Апекса зари приближаются к нам в среднем со скоростью 20 км/с, а в противоположном направлении с такой же скоростью отдаляются от нас.
Следовательно, Солнечная система двигается в направлении созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20 км/с относительно соседних зрение.
Зори, близкие друг к другу на небе, в пространстве могут размещаться далеко одна от другой и двигаться с разными скоростями. Поэтому через тысячелетие вид созвездий должен очень измениться в результате собственных движений зрение рис. 88.
5. Вращение Галактики. Все зори Галактики вращаются вокруг ее центра. Угловая скорость вращения зрение во внутренней области Галактики приблизительно одинаковая, а внешние ее части вращаются медленнее. Этим вращение зрение в Галактике отличается от вращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости с увеличением радиуса орбиты быстро уменьшаются. Это отличие связано с тем, что ядро Галактики не превышает ее массу так, как Солнце в Солнечной системе.
Солнечная система делает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. Лет со скоростью 250 км/с.