Određivanje udaljenosti do najbližih zvijezda. Kako izmjeriti udaljenost do zvijezda? Udaljenost do zvijezde 20

22. februara 2017. NASA je objavila da je oko jedne zvijezde TRAPPIST-1 pronađeno 7 egzoplaneta. Tri od njih su u rasponu udaljenosti od zvijezde gdje planeta može imati tečnu vodu, a voda je ključni uslov za život. Takođe se navodi da se ovaj zvjezdani sistem nalazi na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina od Zemlje.

Ova poruka je podigla veliku buku u medijima, nekima se čak činilo da je čovječanstvo na korak od izgradnje novih naselja u blizini nove zvijezde, ali nije tako. Ali 40 svjetlosnih godina je mnogo, to je PUNO, previše je kilometara, odnosno, ovo je monstruozno kolosalna udaljenost!

Iz kursa fizike poznata je treća kosmička brzina - to je brzina koju tijelo mora imati na površini Zemlje da bi izašlo izvan Sunčevog sistema. Vrijednost ove brzine je 16,65 km/s. Obične svemirske letjelice u orbiti kreću brzinom od 7,9 km/s, a kruže oko Zemlje. U principu, brzina od 16-20 km/s je prilično pristupačna za moderne zemaljske tehnologije, ali ne više!

Čovječanstvo još nije naučilo kako da ubrza svemirske brodove brže od 20 km/s.

Izračunajmo koliko će godina biti potrebno da zvjezdani brod leti brzinom od 20 km/s da savlada 40 svjetlosnih godina i stigne do zvijezde TRAPPIST-1.
Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju snop svjetlosti pređe u vakuumu, a brzina svjetlosti je približno 300.000 km/sec.

Svemirska letjelica koju je napravio čovjek leti brzinom od 20 km/s, odnosno 15.000 puta sporije od brzine svjetlosti. Takav brod će savladati 40 svjetlosnih godina za vrijeme jednako 40*15000=600000 godina!

Zemljani brod (sa trenutnim nivoom tehnologije) će doletjeti do zvijezde TRAPPIST-1 za oko 600 hiljada godina! Homo sapiens postoji na Zemlji (prema naučnicima) tek 35-40 hiljada godina, a ovde čak 600 hiljada godina!

U bliskoj budućnosti tehnologija neće dozvoliti osobi da stigne do zvijezde TRAPPIST-1. Čak i perspektivni motori (jonski, fotonski, svemirska jedra, itd.), koji nisu u zemaljskoj stvarnosti, mogu se procijeniti da ubrzavaju brod do brzine od 10.000 km/s, što znači da je vrijeme leta do sistema TRAPPIST-1 biće smanjen na 120 godina. Ovo je već manje-više prihvatljivo vrijeme za letenje uz pomoć suspendirane animacije ili za nekoliko generacija migranata, ali danas su svi ti motori fantastični.

Čak su i najbliže zvijezde još uvijek predaleko od ljudi, predaleko, a da ne spominjemo zvijezde naše Galaksije ili druge galaksije.

Prečnik naše galaksije Mliječni put je otprilike 100 hiljada svjetlosnih godina, odnosno put od kraja do kraja za moderni zemaljski brod će biti 1,5 milijardi godina! Nauka sugerira da je naša Zemlja stara 4,5 milijardi godina, a višećelijski život oko 2 milijarde godina. Udaljenost do nama najbliže galaksije - magline Andromeda - je 2,5 miliona svjetlosnih godina od Zemlje - kakve monstruozne udaljenosti!

Kao što vidite, od svih ljudi koji danas žive, niko nikada neće kročiti na zemlju planete blizu druge zvezde.

Princip paralakse na jednostavnom primjeru.

Metoda za određivanje udaljenosti do zvijezda mjerenjem ugla prividnog pomaka (paralakse).

Thomas Henderson, Vasily Yakovlevich Struve i Friedrich Bessel prvi su izmjerili udaljenosti do zvijezda metodom paralakse.

Dijagram rasporeda zvijezda u radijusu od 14 svjetlosnih godina od Sunca. Uključujući Sunce, u ovom regionu postoje 32 poznata zvezdana sistema (Inductiveload / wikipedia.org).

Sljedeće otkriće (30-te godine XIX vijeka) je definicija zvjezdanih paralaksa. Naučnici su dugo sumnjali da bi zvijezde mogle biti slične udaljenim suncu. Međutim, to je još uvijek bila hipoteza i, rekao bih, do tada se praktično nije ni na čemu zasnivala. Bilo je važno naučiti kako direktno izmjeriti udaljenost do zvijezda. Kako to učiniti, ljudi su dugo razumjeli. Zemlja se okreće oko Sunca i ako, na primer, danas napravite tačnu skicu zvezdanog neba (u 19. veku još uvek je bilo nemoguće fotografisati), sačekajte pola godine i ponovo nacrtajte nebo, primijetit će da su se neke od zvijezda pomjerile u odnosu na druge, udaljene objekte. Razlog je jednostavan - sada gledamo u zvijezde sa suprotne ivice Zemljine orbite. Dolazi do pomicanja bliskih objekata u odnosu na pozadinu udaljenih. Potpuno je isto kao da prvo pogledamo prst jednim okom, a zatim drugim okom. Primijetit ćemo da se prst pomiče na pozadini udaljenih objekata (ili se udaljeni objekti pomiču u odnosu na prst, ovisno o tome koji referentni okvir odaberemo). Tycho Brahe, najbolji astronom za posmatranje pre-teleskopske ere, pokušao je da izmeri ove paralakse, ali ih nije pronašao. U stvari, on je jednostavno dao donju granicu udaljenosti do zvijezda. Rekao je da su zvijezde udaljene barem više od svjetlosnog mjeseca (iako takav pojam, naravno, još ne može postojati). A 1930-ih, razvoj tehnologije teleskopskog osmatranja omogućio je preciznije mjerenje udaljenosti do zvijezda. I nije iznenađujuće da su tri osobe odjednom u različitim dijelovima svijeta napravile takva zapažanja za tri različite zvijezde.

Thomas Henderson je bio prvi koji je formalno ispravno izmjerio udaljenost do zvijezda. Promatrao je Alfa Kentaura na južnoj hemisferi. Imao je sreće, gotovo slučajno je odabrao najbližu zvijezdu od onih koje su vidljive golim okom na južnoj hemisferi. Ali Henderson je vjerovao da mu nedostaje tačnost zapažanja, iako je dobio ispravnu vrijednost. Greške su, po njegovom mišljenju, bile velike, a rezultat nije odmah objavio. Vasilij Jakovlevič Struve je posmatrao u Evropi i izabrao sjajnu zvezdu severnog neba - Vegu. Imao je i sreće - mogao je izabrati, na primjer, Arcturusa, koji je mnogo dalje. Struve je odredio udaljenost do Vege i čak objavio rezultat (koji je, kako se kasnije ispostavilo, bio vrlo blizu istine). Međutim, nekoliko puta ga je precizirao i mijenjao, pa su mnogi smatrali da se ovom rezultatu ne može vjerovati, jer ga sam autor stalno mijenja. Ali Friedrich Bessel je postupio drugačije. Odabrao nije sjajnu zvijezdu, već onu koja se brzo kreće nebom - 61 Cygnus (samo ime kaže da vjerovatno nije baš sjajna). Zvijezde se lagano kreću jedna u odnosu na drugu, i, naravno, što su nam zvijezde bliže, to je ovaj efekat uočljiviji. Na isti način na koji stubovi pored puta trepere vrlo brzo ispred prozora u vozu, šuma se samo polako pomera, a Sunce zapravo miruje. Godine 1838. objavio je vrlo pouzdanu paralaksu zvijezde 61 Labuda i ispravno izmjerio udaljenost. Ova mjerenja su po prvi put dokazala da su zvijezde udaljena sunca, i postalo je jasno da luminoznost svih ovih objekata odgovara sunčevoj vrijednosti. Određivanje paralaksa za prve desetine zvijezda omogućilo je konstruiranje trodimenzionalne karte solarnih susjedstava. Ipak, oduvijek je bilo jako važno da čovjek pravi karte. To je učinilo da se svijet čini malo kontroliranijim. Evo karte, a već strano područje ne izgleda tako misteriozno, vjerovatno tamo ne žive zmajevi, već samo neka mračna šuma. Pojava mjerenja udaljenosti do zvijezda zaista je učinila najbliže solarno susjedstvo od nekoliko svjetlosnih godina nekako, možda, prijateljskim.

Ovo je poglavlje iz zidnih novina koje izdaje humanitarni projekat „Ukratko i jasno o najzanimljivijim“. Kliknite na sličicu novina ispod i pročitajte druge članke o temama koje vas zanimaju. Hvala ti!

Materijal broja je ljubazno pružio Sergej Borisovič Popov - astrofizičar, doktor fizičko-matematičkih nauka, profesor Ruske akademije nauka, vodeći istraživač Državnog astronomskog instituta. Sternberg sa Moskovskog državnog univerziteta, dobitnik nekoliko prestižnih nagrada u oblasti nauke i obrazovanja. Nadamo se da će poznavanje problematike biti korisno i za školarce, i za roditelje i za nastavnike – pogotovo sada kada je astronomija ponovo ušla na listu obaveznih školskih predmeta (Naredba br. 506 Ministarstva prosvjete i nauke od 7. juna 2017.) .

Sve zidne novine koje izdaje naš dobrotvorni projekat "Ukratko i jasno o najzanimljivijim" čekaju vas na web stranici k-ya.rf. Postoje također

Proxima Centauri.

Evo klasičnog pitanja za zatrpavanje. Pitajte svoje prijatelje Koji nam je najbliži?“ a zatim pogledajte njihovu listu najbliže zvezde. Možda Sirijus? Alfa ima nešto? Betelgeuse? Odgovor je očigledan – jeste; masivna kugla plazme koja se nalazi oko 150 miliona kilometara od Zemlje. Hajde da razjasnimo pitanje. Koja je zvijezda najbliža Suncu?

najbliža zvezda

Verovatno ste to čuli - treća najsjajnija zvezda na nebu na udaljenosti od samo 4,37 svetlosnih godina. Ali Alpha Centauri nije jedna zvijezda, to je sistem od tri zvijezde. Prvo, binarna zvijezda (binarna zvijezda) sa zajedničkim centrom gravitacije i orbitalnim periodom od 80 godina. Alfa Centauri A je samo nešto masivnija i svjetlija od Sunca, dok je Alfa Centauri B nešto manje masivna od Sunca. U ovom sistemu postoji i treća komponenta, tamni crveni patuljak Proxima Centauri (Proxima Centauri).

Proxima Centauri- To je ono najbliža zvezda našem suncu, koji se nalazi na udaljenosti od samo 4,24 svjetlosne godine.

Proxima Centauri.

Sistem sa više zvezda Alpha Centauri nalazi se u sazviježđu Kentaur, koje je vidljivo samo na južnoj hemisferi. Nažalost, čak i ako vidite ovaj sistem, nećete moći vidjeti Proxima Centauri. Ova zvijezda je toliko mutna da vam je potreban dovoljno snažan teleskop da biste je vidjeli.

Hajde da saznamo koliko je daleko Proxima Centauri od nas. Misliti o. kreće se brzinom od skoro 60.000 km/h, najbrži u. Ovaj put je prešao 2015. godine za 9 godina. Putujete tako brzo da stignete Proxima Centauri, New Horizons će trebati 78.000 svjetlosnih godina.

Proxima Centauri je najbliža zvijezda preko 32.000 svjetlosnih godina, a ovaj rekord će držati još 33.000 godina. Najbliže će se približiti Suncu za oko 26.700 godina, kada će udaljenost od ove zvijezde do Zemlje biti samo 3,11 svjetlosnih godina. Za 33.000 godina biće najbliža zvezda Ross 248.

Šta je sa sjevernom hemisferom?

Za one od nas koji živimo na sjevernoj hemisferi, najbliža vidljiva zvijezda je Barnard's Star, još jedan crveni patuljak u sazviježđu Ophiuchus (Ophiuchus). Nažalost, kao i Proxima Centauri, Barnardova zvijezda je previše mutna da bi se mogla vidjeti golim okom.

Barnard's Star.

najbliža zvezda, koji možete vidjeti golim okom na sjevernoj hemisferi je Sirijus (Alpha Canis Major). Sirijus je dvostruko veći od Sunca i najsjajnija je zvijezda na nebu. Smeštena na 8,6 svetlosnih godina u sazvežđu Velikog psa, ovo je najpoznatija zvezda koja juri za Orionom na noćnom nebu tokom zime.

Kako su astronomi mjerili udaljenost do zvijezda?

Oni koriste metodu pod nazivom . Hajde da napravimo mali eksperiment. Držite jednu ruku ispruženu u dužini i postavite prst tako da je neki udaljeni predmet u blizini. Sada naizmjenično otvarajte i zatvarajte svako oko. Primijetite kako vam se čini da vam prst skače naprijed-nazad kada gledate drugim očima. Ovo je metoda paralakse.

Paralaksa.

Da biste izmjerili udaljenost do zvijezda, možete izmjeriti ugao do zvijezde u odnosu na to kada je Zemlja na jednoj strani orbite, recimo ljeti, a zatim 6 mjeseci kasnije kada se Zemlja pomjeri na suprotnu stranu orbite , a zatim izmjeriti ugao u odnosu na zvijezdu u odnosu na neki udaljeni objekt. Ako je zvijezda blizu nas, ovaj ugao se može izmjeriti i udaljenost izračunati.

Na ovaj način zaista možete izmjeriti udaljenost do obližnje zvezde, ali ova metoda radi samo do 100.000 svjetlosnih godina.

20 najbližih zvjezdica

Evo liste 20 najbližih zvezdanih sistema i njihove udaljenosti u svetlosnim godinama. Neki od njih imaju nekoliko zvijezda, ali su dio istog sistema.

Prema NASA-i, postoji 45 zvijezda u radijusu od 17 svjetlosnih godina od Sunca. U svemiru postoji preko 200 milijardi zvijezda. Neki od njih su toliko mutni da ih je gotovo nemoguće otkriti. Možda će s novim tehnologijama naučnici pronaći zvijezde još bliže nama.

Naslov članka koji ste pročitali "Zvezda najbliža Suncu".

Sigurno, čuvši u nekom fantastičnom akcionom filmu izraz a la „20 na Tatooine svjetlosne godine“, mnogi su postavljali legitimna pitanja. Navest ću neke od njih:

Nije li godina pravo vrijeme?

Onda šta je svjetlosna godina?

Koliko kilometara ima?

Koliko će to trajati svjetlosna godina svemirski brod sa zemlja?

Odlučio sam da današnji članak posvetim objašnjavanju značenja ove mjerne jedinice, upoređujući je s našim uobičajenim kilometrima i demonstrirajući skale koje Univerzum.

Virtual Racer.

Zamislite da osoba, kršeći sva pravila, juri autoputem brzinom od 250 km / h. Za dva sata će savladati 500 km, a za četiri - čak 1000. Osim ako se, naravno, pri tome ne sruši...

Čini se da je to brzina! Ali da bi oplovio cijeli svijet (≈ 40.000 km), našem će jahaču trebati 40 puta više vremena. A ovo je već 4 x 40 = 160 sati. Ili skoro cijelu sedmicu neprekidne vožnje!

Na kraju, međutim, nećemo reći da je prešao 40.000.000 metara. Pošto nas je lijenost oduvijek tjerala da izmišljamo i koristimo kraće alternativne mjerne jedinice.

Limit.

Iz školskog kursa fizike svi bi trebali znati da je najbrži jahač Univerzum- svjetlo. Za jednu sekundu njegov snop pređe udaljenost od približno 300.000 km, a globus će tako obići za 0,134 sekunde. To je 4,298,507 puta brže od našeg virtuelnog trkača!

Od zemlja prije Mjesec svjetlost dostiže u prosjeku za 1,25 s, do sunce njegov snop će pojuriti za nešto više od 8 minuta.

Kolosalno, zar ne? Ali postojanje brzina većih od brzine svjetlosti još nije dokazano. Stoga je naučni svijet odlučio da bi bilo logično mjeriti kosmičke razmjere u jedinicama koje radio val prođe u određenim vremenskim intervalima (što je svjetlost, posebno).

Udaljenosti.

Na ovaj način, svjetlosna godina- ništa više od udaljenosti koju zraka svjetlosti savlada za godinu dana. Na međuzvjezdanim skalama, korištenje jedinica udaljenosti manjih od ove nema puno smisla. A ipak jesu. Evo njihovih približnih vrijednosti:

1 svjetlosna sekunda ≈ 300.000 km;

1 svjetlosna minuta ≈ 18.000.000 km;

1 svjetlosni sat ≈ 1.080.000.000 km;

1 svjetlosni dan ≈ 26.000.000.000 km;

1 svjetlosna sedmica ≈ 181.000.000.000 km;

1 svjetlosni mjesec ≈ 790.000.000.000 km.

A sada, da shvatite odakle dolaze brojevi, hajde da izračunamo čemu je jedan jednak svjetlosna godina.

Postoji 365 dana u godini, 24 sata u danu, 60 minuta u satu i 60 sekundi u minuti. Dakle, godina se sastoji od 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekundi. Svjetlost pređe 300.000 km u jednoj sekundi. Shodno tome, za godinu dana će njegov snop preći put od 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.

Ovaj broj glasi ovako: DEVET TRILIJUNA, ČETIRSTO ŠEZDESET MILIJARDI I OSAMSTO MILIONA kilometara.

Naravno, tačna vrijednost svjetlosna godina malo drugačije od onoga što smo izračunali. Ali kada se opisuju udaljenosti do zvijezda u popularnim naučnim člancima, najveća preciznost u principu nije potrebna, a sto ili dva miliona kilometara ovdje neće igrati posebnu ulogu.

Sada nastavimo naše misaone eksperimente...

Vage.

Pretpostavimo moderno svemirski brod listovi Solarni sistem sa trećom svemirskom brzinom (≈ 16,7 km/s). Prvi svjetlosna godina on će savladati za 18.000 godina!

4,36 svjetlosne godine do našeg najbližeg zvezdanog sistema ( Alpha Centauri, pogledajte sliku na početku) prevladat će za oko 78 hiljada godina!

Naš galaksije Mliječni put, koji ima prečnik od približno 100.000 svjetlosne godine, preći će za 1 milijardu 780 miliona godina.

I to do nama najbližeg galaksije, svemirski brodžuri tek nakon 36 milijardi godina...

Ovo su pite. Ali u teoriji, čak Univerzum nastao prije samo 16 milijardi godina...

I na kraju...

Možete početi da se čudite kosmičkoj skali čak i bez odlaska dalje Solarni sistem jer je sam po sebi veoma velik. To su vrlo dobro i jasno pokazali, na primjer, kreatori projekta Da je Mesecsamo 1 piksel (Kad bi mjesec bio samo jedan piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html .

Ovim ću, možda, dovršiti današnji članak. Sva vaša pitanja, komentari i želje su dobrodošli u komentarima ispod.

Zbog godišnjeg kretanja Zemlje u njenoj orbiti, obližnje zvijezde se blago pomiču u odnosu na udaljene "fiksne" zvijezde. Godinu dana takva zvijezda opisuje malu elipsu na nebeskoj sferi, čije su dimenzije manje, što je zvijezda dalje. U ugaonoj mjeri, glavna poluosa ove elipse je približno jednaka maksimalnom kutu pod kojim je 1 AJ vidljiva sa zvijezde. e. (glavna osa Zemljine orbite), okomita na pravac zvijezde. Ovaj ugao (), nazvan godišnja ili trigonometrijska paralaksa zvezde, jednak polovini njenog prividnog pomaka godišnje, služi za merenje udaljenosti do nje na osnovu trigonometrijskih odnosa između stranica i uglova ESA trougla, u kojem ugao i osnova su poznati - velika poluosa zemljine orbite (vidi sliku 1).

Slika 1. Određivanje udaljenosti do zvijezde metodom paralakse (A - zvijezda, Z - Zemlja, C - Sunce).

Razdaljina r zvijezdi, određen vrijednošću njene trigonometrijske paralakse, jednak je:

r = 206265""/ (a.u.),

gdje je paralaksa izražena u lučnim sekundama.

Za praktičnost određivanja udaljenosti do zvijezda pomoću paralaksa, astronomija koristi posebnu jedinicu dužine - parsek (ps). Zvijezda na udaljenosti od 1 ps ima paralaksu od 1"". Prema gornjoj formuli, 1 ps \u003d 206265 a. e. = 3.086 10 18 cm.

Uz parsec, koristi se još jedna posebna jedinica udaljenosti - svjetlosna godina (tj. udaljenost koju svjetlost prijeđe za 1 godinu), ona je jednaka 0,307 ps, odnosno 9,46 10 17 cm.

Zvezda najbliža Sunčevom sistemu - crveni patuljak 12. magnitude Proxima Centauri - ima paralaksu od 0,762, odnosno udaljenost do nje je 1,31 ps (4,3 svetlosne godine).

Donja granica za mjerenje trigonometrijskih paralaksa je ~0,01"", tako da se mogu koristiti za mjerenje udaljenosti koje ne prelaze 100 ps sa relativnom greškom od 50%. (Za udaljenosti do 20 ps, ​​relativna greška ne prelazi 10%). Ova metoda je do sada određivala udaljenosti do oko 6000 zvijezda. Udaljenosti do udaljenijih zvijezda u astronomiji se određuju uglavnom fotometrijskom metodom.

Tabela 1. Dvadeset najbližih zvijezda.