Расстояния в космосе

Расстояния в космосе. Оценка размеров нашей Вселенной

Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, по звёздным меркам.

Аристарху Самосскому, ещё за двести лет до нашей эры, удалось определить расстояние до Солнца. Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил Кассини в 1672 году. Были измерены положения Марса во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи лазерной и радиолокаций, выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца. Окончательное значение астрономической единицыАстрономическая единицаРасстояние от Земли до Солнца установилось на цифре 149 597 870 691 метр. Это значение – фундамент для определения космических расстояний по методу звёздных параллаксов.

Расстояния до ближайших объектов

Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, Луны, радиоволны долетают до Земли за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного Плутона – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.

Кольца Сатурна на фоне звезды А и В системы альфа центавра
Кольца Сатурна на фоне звезды А и В системы альфа центавра

Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей Солнечной системы принято проводить измерения в астрономических единицах.

Сравнительные размеры и цвет Солнца и компонент системы Альфа Центавра
Сравнительные размеры и цвет Солнца и компонент системы Альфа Центавра

Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до Меркурия всего 0,387 а.е., а до Юпитера – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планетной системы – Плутон-Харон – всего 39,518 а.е. Блистательная Венера расположилась в 0,723 а.е., а воинственный Марс находится в 1,524 а.е.

До Луны удалённость определена с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планетной парочки. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.

Средний космос

Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы теперь получается всего около двух лет, правда, световых, а до звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.

Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое. Все космические объекты мы наблюдаем в их далёком прошлом, и чем дальше наблюдаемый объект, тем дальше в прошлое мы смотрим. Пока свет летит от далёкой звезды до нас, проходит столько времени, что возможно  в настоящий момент этой звезды уже не существует! Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – через 650.

Наша галактика имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра галактики, отстоящего от нас на 26 000 св. лет, за 225 млн. лет, и длина пути её выражается в 150 000 св. лет.

Дальний космос

Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек (от параллактической секунды). Величина одного парсека (пк) составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Это та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые окраинные образования во Вселенной будут выражаться в миллиардах (Гпк). Параллактическим способом с удовлетворительной точностью можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк. Большие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод . В основе этого метода находятся свойства цефеид – переменных звёзд. Используя их, можно оценивать расстояния до объектов, находящихся с цефеидами рядом. Каждая такая звезда имеет свою светимость, по интенсивности и характеру которой можно оценивать удалённость объекта. Эти звёзды-эталоны именуются стандартными свечами.

Но не везде удаётся отыскать цефеиды. В таком случае свечами служат самые яркие звёзды – сверхгиганты и гиганты самых высших классов светимости. Также можно считать индикаторами новые и сверхновые звёзды, а ещё – яркие туманности. Посредством этого способа реально вычислять космические расстояния до объектов, расположенных не далее 1000 Мпк. Например, до ближайших к Млечному Пути галактик – Большого и Малого Магеллановых Облаков, получается соответственно 46 и 55 Кпк. А известная галактика Андромеда окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк.

Измерения из космоса

Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов ранее известные параметры изменились. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк. Но такое положение не устроило многих учёных, полагающих, что в измерениях «Гиппарха» присутствуют неточности. Разрешить споры поможет новый космический телескоп «Гайя», выведенный на земную орбиту в конце 2013 года. Параллаксы звёзд должны измеряться с очень высокой точностью, и скоро можно будет узнать уточнённые значения расстояний до звёзд и галактик.

ПОДЕЛИТЬСЯ