Луна что это планета или звезда: а)звезда; б) спутник планеты; в) планета.

Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба»

Ex libris
Астрономия
Книжная полка

18:56
08 Сен. 2021

Сложность
1.1

Альпина нон-фикшн

Научно-популярное издательство

В 1959 году советская станция «Луна-3» впервые запечатлела обратную сторону Луны. Так человечество выяснило, что она совсем не похожа на сторону, видимую с Земли — главным образом, почти лишена морей. Ученые считают, что ответ на вопрос, почему наш спутник устроен именно так, прольет свет на прошлое не только Луны, но и Земли. В книге «Когда у Земли было две Луны: Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной Викторией Краснянской, норвежский планетолог Эрик Асфог рассказывает, что Луна может поведать нам о формировании и природе Солнечной системы — и о том, что это означает для нас. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, почему Луна может быть результатом гигантского столкновения, как эта теория связана с вопросом о происхождении жизни и в чем заключаются недостатки текущего определения планеты.

В нашем понимании процесса аккреции малых тел есть пробелы, и то же самое можно сказать о нашем понимании процесса аккреции крупных тел. Если бы не экспедиции, доставившие с Луны большое количество разнообразных образцов, у нас бы не было теперь уже неопровержимых геологических доказательств того, что наш спутник сформировался в результате гигантского столкновения на поздней стадии. Это оказалось тем самым ключом, который подошел к замку. Да, аккреция началась с планетезималей, но она длилась до самого слияния отца Земли и матери Тейи.

Существует множество фрагментарных доказательств гипотезы гигантских столкновений, но одно из самых значительных — предсказание лунного океана магмы. Лунная кора двояка во многих отношениях, в том числе по своему составу: там есть возвышенности, состоящие из силикатов кальция и алюминия, известных как полевые шпаты, и низменности видимой стороны, состоящие из базальтов и габброидов. Если наш спутник затвердел из океана магмы, представлявшего собой последствие гигантского столкновения, то возвышенности отлично объясняются как флотационная кора толщиной во много километров — нагромождение кристаллов полевого шпата, которые всплывали на поверхность океана магмы в процессе его затвердевания, как лед плавает на поверхности озера. Кристаллы оливина также затвердевали из остывающей магмы, но они, будучи плотнее, опускались на дно. Если все произошло именно так, посередине между затвердевающей богатой оливином мантией и затвердевающей богатой полевым шпатом корой должен был образоваться остаточный слой, который, согласно геохимическим экспериментам, в конце концов имел бы повышенное содержание калия (К), редкоземельных элементов (rare-earth elements, REE), фосфора (P), урана и тория. Эти элементы относятся к несовместимым со структурой породообразующих минералов и с трудом находят себе место в затвердевающих кристаллах. Свидетельства существования такого слоя, который сокращенно называют KREEP, можно разглядеть во многих районах Луны, но почти исключительно на видимой стороне. Высокая концентрация радиоактивных элементов в этом остаточном слое могла обеспечить поздний разогрев, питавший вулканическое затопление низменностей спустя сотни миллионов лет после того, как остальная Луна затвердела.

Бугристая структура стенок жерла на комете 67P/ Чурюмова — Герасименко позволяет строить предположения, как организован материал внутри ядра. Характерный масштаб этих неровностей — примерно 3 м.

ESA / Rosetta / MPS

Поделиться

Когда она была впервые выдвинута в 1970-е гг., теория гигантского столкновения, как в свое время и идея тектоники плит, была встречена с огромным скептицизмом. Каждый находил в ней что-то, с чем нельзя было согласиться. В основе теории лежало мощное утверждение, что вместо формирования землеподобных планет из отдельных планетезималей при прямой аккреции, вначале образовались десятки олигархов размером от Меркурия до Марса, а потом уже началась битва всех против всех. Сегодня эта мысль о формировании землеподобных планет на поздней стадии, когда олигархи поглощают друг друга, — основа всех главных теорий возникновения Луны. Думаю, она имеет глубокую связь с вопросом о происхождении жизни, потому что может максимизировать разнообразие землеподобных планет — этот невероятный паноптикум, который невозможно объяснить только аккрецией планетезималей.

Вдобавок к таким идеям об иерархическом слиянии, о планетезималях, поглощающих друг друга, чтобы стать эмбрионами, и далее — во все более жестоких столкновениях — планетами, другим прорывом оказалось предположение, что газовые гиганты после своего формирования то придвигались ближе к Солнцу, то отходили от него, как замечтавшиеся конькобежцы на льду замерзшего пруда. Вследствие этого под влиянием движения внешних планет-гигантов менялась сама структура Солнечной системы.

Мысль, что Юпитер вообще сильно сдвигался, звучит абсурдно: он в сотни раз тяжелее Земли и имеет момент импульса больше, чем у Солнца. Но дела обстоят еще хуже. В модели «великой миграции», описанной ниже, Юпитер перемещается с расстояния в 3 а. е. до 1,5 а. е., а потом, в связке с Сатурном, отодвигается на отметку 5 а. е. То, что планеты-гиганты ведут себя таким образом, может объяснить очень многое, особенно структурный и химический (по составу) зазор в Солнечной системе; остается только проверить, верна ли эта гипотеза в деталях. Тем не менее сейчас никаких сомнений не вызывает следующее: что бы ни делали землеподобные планеты, они делали это под влиянием этих странствующих мастодонтов.

Причина миграции гигантских планет звучит невероятно и должна приводить в восторг популистов: в неравновесное состояние Юпитер и Сатурн привело гравитационное воздействие миллиардов планетезималей. Чтобы понять, как такое могло произойти, давайте взглянем на сами планетезимали: откуда они взялись и через что прошли. Начнем с внешней части Солнечной системы, где зародились планеты-гиганты (по крайней мере, мы так сейчас думаем — хотя мы не должны быть так уж в этом уверены).

***

Триллионы ледяных тел обращаются вокруг Солнца далеко за орбитой Нептуна. Основную их массу, сосредоточенную на расстоянии от 30 до 50 а. е., называют объектами пояса Койпера. В их число включают и Плутон, девятое по размеру тело, самостоятельно обращающееся вокруг Солнца, и Эриду, не такую большую, но занимающую девятое место по массе. (На случай, если вам интересно, все крупные спутники Сатурна, Юпитера и Нептуна тяжелее Эриды.) Большинство объектов пояса Койпера обращаются вокруг Солнца примерно в той же орбитальной плоскости, что и планеты. Другие — в частности, Эрида, орбита которой наклонена на 44° и имеет такой эксцентриситет, что ее расстояние до Солнца меняется от 38 до 98 а. е., — являются свидетельствами прошлого, детали которого мы все еще пытаемся уяснить. После нескольких блуждающих плутоидов и предсказанных гигантов пояс Койпера постепенно переходит в рассеянное, но гораздо более многочисленное внутреннее облако Оорта, которое простирается на десятки тысяч астрономических единиц, то есть на значительную долю расстояния до ближайшей звездной системы. Где-то в этой внешней тьме, в сотнях или даже тысячах астрономических единиц от Солнца, может таиться холодный объект тяжелее планеты Земля, но эту историю мы пока отложим.

Мы никогда не наблюдали ни одной кометы непосредственно в самом облаке Оорта, так что судим о его объектах теоретически, только по тем из них, которые ныряют глубоко во внутреннюю Солнечную систему, а потом воз вращаются обратно, практически в межзвездное пространство, порой невероятно сияя, как кометы Хейла — Боппа и Хякутакэ. (Высчитать, где находится афелий их орбит, до статочно просто.) Специалисты по космохимии отдали бы все, чтобы заполучить частицу этих исходных конденсатов из предшествовавшего Солнцу молекулярного облака. Во время прохождения такими примитивными кометами перигелия астрономы анализируют сияние напоминающих огненную шевелюру ионизированных газов, сдуваемых с них солнечным ветром.

Астероид Ультима Туле (официально — Аррокот или 2014 MU69) — самое далекое тело, которое когда-либо посещал наш космический аппарат. Этот первичный объект длиной 31 км, находящийся в 1 млрд километров за орбитой Плутона , — контактно-двойное тело , сформировавшееся в результате наиболее ранней аккреции или, возможно, повторной аккреции после медленного столкновения.

NASA / JHUAPL / SwRI

Поделиться

Один из самых интересных из известных нам объектов пояса Койпера — это быстро вращающаяся вокруг своей оси Хаумеа, рядом с которой уже обнаружены два спутника, Хииака и Намака. Хаумеа движется вокруг Солнца по ор бите, напоминающей орбиту Плутона. Она вращается вокруг своей оси так быстро (один оборот за 3,9 часа), что приняла форму вытянутого сфероида с поперечником в почти 2000 км. По скорости вращения она опережает любое тело Солнечной системы диаметром больше 100 км. Длинная ось Хаумеи почти равна диаметру Плутона, но короткая ось в два раза короче. Несмотря на то что площадь ее поверхности гораздо меньше, чем у Плутона или Эриды, Хаумеа — самый яркий транснептуновый объект, поскольку бела, как снег. А если всего этого недостаточно, чтобы разбудить ваше любопытство, она еще и окружена кольцом обломков. Больше того, она динамически связана с десятком других, более мелких объектов пояса Койпера, которые так же ярки и имеют тот же богатый водяным льдом состав поверхности — судя по всему, это бесспорное доказательство того, что все они возникли в результате некоего гигантского столкновения.

Никакой даже общий разговор о Плутоне невозможен без обсуждения, что такое планета. В 2006 г. Международный астрономический союз (МАС) принял резолюцию следующего содержания (я слегка перефразирую): «Планета — небесное тело, обращающееся по орбите вокруг звезды, достаточно массивное, чтобы преодолеть сопротивление твердого тела деформациям и стать округлым под действием собственной гравитации, а также сумевшее расчистить окрестности своей орбиты». Карликовая планета «отвечает всем выше перечисленным критериям, но не расчистила окрестности своей орбиты». Вроде звучит достаточно логично, но так ли это? Во-первых, тут нужно внести поправку, чтобы исключить звезды, обращающиеся вокруг других звезд; они планетами не являются. Как другую крайность мы должны исключить пузырь воды, плавающий внутри космического корабля, поскольку карликовой планетой его не назовешь. Достаточно справедливо, но как насчет Плутона? Гравитация сделала его практически сферой, то есть с этим пунктом все хорошо. Также на его поверхности очень мало ударных кратеров, что говорит о высокой геологической активности.

Тут возникает первая проблема. Вы заметили, что в определении МАС ничего не говорится о геологии, тогда как с геологической точки зрения Плутон — это планета. Другим недостатком этого определения является обозначение непланет как «карликовых планет», потому что различия тут никак не связаны с размером космического тела. Плутон относят к карликовым планетам, потому что он динамически привязан к Нептуну. Если придерживаться определения МАС, то, когда мы обнаружим примерно равную по массе Земле планету, обращающуюся в обитаемой зоне вокруг иной звезды и имеющую на поверхности жидкую воду, но находящуюся под гравитационным влиянием некого супер-Юпитера, нам придется назвать ее карликовой планетой. Это будет просто глупо.

Подробнее читайте:
Асфог, Э. Когда у Земли было две Луны: Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба / Эрик Асфог ; Пер. с англ. [Виктории Краснянской] — М.: Альпина нон-фикшн, 2021. — 474 с.

Ранее в этом блоге

12 сентября, 2022

«Последний польский король»

06 сентября, 2022

«Цифры врут»

26 августа, 2022

«Цена утопии»

15 августа, 2022

«Подбрасывание лисиц и другие забытые и опасные виды спорта»

05 августа, 2022

«Чаадаевское дело»: Идеология, риторика и государственная власть в николаевской России

04 августа, 2022

«Неизведанное тело»: Удивительные истории о том, как работает наш организм

02 августа, 2022

«Вещная жизнь: материальность позднего социализма»

28 июля, 2022

«Жизнь на кончике скальпеля»: Истории нейрохирурга о непростых решениях

Читайте также

«Индженьюити» пережил марсианскую зиму

DART выпустил кубсат LICIACube для наблюдений за тараном астероида

Руки помогли в семантической обработке слов

Клизма майя, алгоритм для сплетников и краш-лось

Рассказываем о лауреатах Шнобелевской премии 2022 года

Открытый урок окружающего мира по теме «Спутник Земли – Луна».

2-й класс

Тип урока: комбинированный.

Форма урока: традиционная (с использованием
ИКТ).

Цель урока: формирование представления о
холодном небесном теле – Луне.

Задачи:

1. Познакомить со спутником Земли – Луной, с её
   движением вокруг Земли, размерами и расстоянием
   от Земли, установить причину смены фаз Луны в
   течение месяца.
2. Развивать наблюдательность, воображение и
   фантазию, умение строить сообщения в устной
   форме, находить ответ на заданный вопрос, умение
   принимать роль в учебном сотрудничестве.
3. Воспитывать интерес к познанию окружающего
   мира.

Оборудование: компьютер, мультимедийный
проектор, теллурий, иллюстрации с изображением
Луны, презентация, таблица “Солнечная система”,
учебник “Окр.мир” Н.Я.Дмитриева.

I.

Орг.момент

(слайд 1)

Прозвенел звонок

Начинается урок.

Чтоб природе другом стать

Тайны все ее узнать,

Все загадки разгадать

Учимся мы наблюдать.

Будем вместе развивать у себя внимательность,

А поможет все узнать, наша любознательность.

– Здравствуйте, ребята, посмотрите друг на
друга, улыбнитесь и садитесь. Сейчас у нас урок
окружающего мира.

II. Повторение пройденного

– Какую тему по окружающему миру мы проходим?

– С какими космическими объектами
познакомились?

– Что узнали о солнце, планетах, звездах?

III. Тест

– Прежде чем перейти к изучению новой темы, мы с
вами выполним тест, тем самым проверим насколько
хорошо вы усвоили тему прошлого урока. (слайд 2-7)

Тест

1. Планеты Солнечной системы изучают . ..

А) географы; Б) химики; В) астрономы; Г) физики.

2. Вокруг Солнца вращаются планеты. Их …

А) 7; Б) 9; В) 11.

3. Плутон – это …

А) самая большая планета Солнечной системы;

Б) самая маленькая планета Солнечной системы;

В) самая близкая к Солнцу планета Солнечной
системы.

4. Относительно Солнца планеты расположены так:

А) Венера, Земля, Марс, Меркурий, Нептун, Плутон,
Сатурн, Уран, Юпитер;

Б) Меркурий, Венера, Земля, Марс, Нептун, Плутон,
Сатурн, Юпитер, Уран;

В) Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн,
Уран, Нептун, Плутон.

5. Что такое Земля?
   
   А) звезда;
   
   Б) планета;
   
   В) пылающий шар. (Дети ответы показывают
   карточкой)

IV. Постановка темы и целей урока

Все ли тайны Галактики мы открыли? Чтобы узнать
тему урока, отгадаем загадки.

1. Белые цветочки
   
   Вечером расцветают,
   
   А утром увядают.
2. Искры небо прожигают,
   
   А до нас не долетают (метеориты)
3. Вечером рассыпался горох,
   
   Утром встал – нет ничего
4. Украшал ночную синь
   
   Серебристый апельсин
   
   А прошла неделька только-
   
   От него осталась долька
5. Синенькая шубейка весь мир покрыла (небо)

Отгадывая загадки, дети прикрепили на доску
отгадки (звезды, луну, метеориты)

Какое небо изобразили?

Какие объекты мы видим ночью, а какие днем и
ночью?

– Я подготовила вам небольшой кроссворд.
Давайте отгадаем его и посмотрим, какое ключевое
слово у нас получится. (Слайд 8)

1. Звезда, вокруг которой вращается Земля?
2. Самая удаленная от Солнца планета?
3. Небесное тело, вращающееся вокруг Солнца?
4. Небесное тело, которое само светится?

– Итак, какое получилось ключевое слово? (Луна)

Значит о чем мы сегодня будем говорить? (о
Луне)

– Видели ли вы Луну?

– Что вы о ней знаете?

А все ли вы знаете о ней?

– А хотите ли узнать больше? (да)

– Ребята тема нашего урока называется
“Спутник Земли – Луна” (слайд 9)

– Давайте посмотрим, что мы должны узнать о ней
в течении этого урока, (слайд 10)

1. Луна — спутник Земли.




2. Поверхность Луны.
3. Лунные фазы.
4. Изучение Луны человеком.

– Вы будете настоящими исследователями,
учеными-астрономами. Будете на основе научных
фактов делать выводы.

V. Изучение новой темы.

– Вот мы с вами и на месте. Приступим к поиску
ответов на наши вопросы?

1. Луна – спутник Земли. (Слайд 11 )

– Ребята, перед вами наша планета Земля и Луна.
Что вы можете о них сказать?

– Как вы думаете, каковы размеры Луны по
сравнению с размерами Земли?

– Прочитайте на с. 65, что сказано о размерах
Луны.

Луна меньше и легче Земли и притяжение меньше.
Человек в 60 кг весит 10 кг. А сколько весить будете
вы?

Какое расстояние до Луны?

– Расстояние до Луны примерно 400 тысяч
километров. Это самое близкое к Земле
космическое тело. Если бы это было возможно,
человек смог дойти до Луны за 40 лет. Автомобиль
добрался бы за полгода. Ракета достигнет Луны
примерно за трое суток полёта.

Используется таблица: на доске:

– Работа в парах.

Решение шутливой задачки о том, как
второклассник отправился на Луну. Сколько лет
будет старичку, когда он вернётся обратно?

(40л + 40л + 8л = 88л)

– Оказывается, Земля и Луна, они как 2 брата,
всегда неразлучны. Луна движется вокруг Земли, а
вместе с Землей вокруг Солнца. Поэтому Луну
называют спутником Земли.

– Давайте чтобы это все лучше представить,
рассмотрим движение Земли и Луны вокруг солнца
при помощи теллурия.

– Во время практической деятельности дети
получают дополнительную информацию, опираясь на
наблюдения и факты. (Луна обращена к Земле одной
стороной, смена дня и ночи через 14 земных суток,
температура + 130,– 170. Период оборота вокруг Земли
– 1 месяц, за это время проходят сутки на луне .
Отсутствие атмосферы, воздуха, ветра)

– Вот мы увидели наглядно движение спутника
Земли Луны.

– Почему Луну называют спутником Земли? (ответы
детей)

2. Поверхность Луны.(слайд 13)

– Что вы видите на изображении?

– Посмотрите на поверхность Луны и скажите,
какая она?

– Рассмотрите фотографию Луны и послушайте
стихотворение Джанни Родари., к-е расскажет нам
ваш одноклассник … (рассказывает один ученик).
Подумайте, что назвали лунными морями.

У лунного моря

Особый секрет, –

На море оно не похоже.

Воды в этом море ни капельки нет,

И рыбы не водятся тоже.

В волны его

Невозможно нырнуть,

Нельзя в нём плескаться,

Нельзя утонуть.

Купаться в том море

Удобно лишь тем,

Кто плавать

Ещё не умеет совсем!

(Учащиеся высказывают предположения:

– Скорее всего, это горы и впадины на
поверхности Луны.)

Поверхность Луны каменистая и очень неровная.
Горы чередуются с равнинами, покрытыми пылью. На
Луне много впадин, которые образовались от
ударов метеоритов об ее поверхность.

– Эти впадины называются кратерами или по
другому их называют “лунными морями”.

Давайте повторим хором это слово – кратер (хором).

– Люди даже дали названия этим морям : Море
Спокойствия, Море Дождей, океан Бурь.

– Значит, что такое “лунные моря”? (кратеры,
образованные в следствии падения метеоритов —
камней упавших из космоса).

Физминутка

Не зевай по сторонам, Ты сегодня космонавт! Начинаем тренировку, Чтобы сильным стать и ловким. Руки в стороны поставим, Правой левую достанем, А потом наоборот –

Будет вправо поворот. Раз – хлопок, два – хлопок, Повернись ещё разок! Раз, два, три, четыре, Плечи выше, руки шире. Опускаем руки вниз И за парты вновь садись!

3. Лунные фазы

– А сейчас, ребята, посмотрите сказку,
которую мы с вашими одноклассниками подготовили
для вас. Называется она “Почему у месяца нет
платья?” И подумайте, почему ее так назвали? (инсценировка
сказки двумя учениками)

Заглянул Полумесяц к Портному,

Не к небесному, а к земному.

– Сшей мне, мастер, нарядное платье,

Буду по небу в праздник гулять я!

Снял Портной с Полумесяца мерку.

Приглашает его на примерку.

Но всего лишь за несколько дней

Вдвое сделался Месяц полней.

И в плечах, и в груди ему тесно

– Так поправился Месяц небесный!

– Чуть не плачет с досады Портной:

– Что за бес подшутил надо мной!

Ваша милость слегка пополнела

Иль от стирки материя села, –
Я, по правде сказать, не пойму…

Ладно! Новую примерку сниму.

Вот проходят за сутками сутки,

Не теряет Портной ни минутки.

Ну, а Месяц – гуляка ночной

– Стал тем временем полной Луной.

Примеряет он тесное платье

И, вздыхая, бормочет проклятья:

– Греховодник, мошенник, злодей!

– Постыдился бы добрых людей.

– За последние три дня и три ночи

Платье стало тесней и короче!

Ничего не ответил Портной,

Где уж спорить Портному с Луной!

Снял он мерку с заказчика снова:
Будет к празднику платье готово.

Швы у платья Портной распорол,

Грудь расширил, надставил подол.

Доработать осталось немножко,

А уж Месяц стучится в окошко.

Да не Месяц, а тоненький Серп

– В это время он шёл на ущерб,

– Не Луна, а всего половинка:

Только рожки да круглая спинка.

Весь затрясся от гнева Портной:

– Нет, довольно шутить надо мной!

Угодить вам пытался я сдуру.

Что ни день, вы меняли фигуру.

То Вы делались круглым, как блин.

То худым, точно этот аршин.

Шить Вам платье — пустое занятье,

Оставайтесь-ка лучше без платья!

– Какую тайну раскрывает эта сказка? (слайд 14)

– Почему же у месяца нет платья? (Луна бывает
разная)

– А вы знаете, от чего зависит разный вид Луны?

– Разный вид Луны зависит от того, как она
освещена невидимым нам ночью Солнцем. Вид Луны в
течение месяца меняется, потому что она занимает
разное положение относительно Солнца и Земли.
Еще в древности люди заметили, что Луна все время
меняет свою форму. Изменение формы Луны
называется фазами. Они существуют только для нас,
на Луне никаких фаз нет. То Луна похожа на круглую
тарелку, то на серп, который назвали месяцем.
Всему этому есть объяснение. Солнце – это
пылающий шар. Оно испускает свет. А Луна не
испускает света; она словно зеркало, отражает
свет Солнца. Лучи Солнца освещают её только с
одной стороны. Только эту освещенную сторону
Луны и видно с Земли. По мере того как Луна
движется вокруг Земли, Солнце освещает её
по-разному. В зависимости от того, какая часть
Луны освещена, мы видим на небе её то целиком, то
половинкой, то узким серпиком. Если наблюдать за
Луной, вы заметите, серп “молодой”, “растущей”
Луны отличается от Луны “стареющей”. Для этого
нужно соединить отрезком прямой линии кончики
рожек и немного продлить вниз эту линию. У нас
получится буква “Р”, т.е. первая буква слова
“растущий”. Значит мы нарисовали молодую Луну. А
“стареющий” серпик сам об этом говорит, потому
что он похож на букву “С” – первую букву слова
“стареющий”.

4. Изучение человеком Луны

(слайд 15)

– Ребята, как вы думаете, мечтали ли люди
побывать на Луне?

– Люди издавна мечтали побывать на Луне.
Настоящий штурм Луны начинается с 1959 года. В 1966
году станция “Луна-9” прилунилась и передала
телевизионное изображение лунного ландшафта. В
1970 году станция “Луна-16” произвела бурение и
доставила лунный грунт на Землю. Изучением Луны
также занимались и другие страны.

– А сейчас мы прочитаем о том, кому удалось
побывать на Луне. Внимательно слушайте и
запоминайте. ( один ученик читает)

Карточка (читает ученик) В 1969 году
американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин
Олдрин побывали на Луне. Им даже удалось поездить
на лунном вездеходе. В 1970 году на поверхности
Луны начал своё движение первый отечественный
самоходный аппарат “Луноход – 1”. Множество
кратеров на Луне вызвано падением метеоритов,
т.к. у Луны нет атмосферы, в отличие от Земли. Из —
за отсутствия атмосферы на поверхности Луны
происходят резкие колебания температуры. На
освещенной Солнцем поверхности она поднимается
до +130 градусов, а ночью падает до – 160 градусов.

– Как звали американских астронавтов
побывавших на Луне? ( Нил Армстронг, Эдвин
Олдрин)

– Получили ли мы ответы на неизвестные ранее
нам вопросы?

VI. Закрепление изученного материала

(слайд 16)

– Что удалось выяснить учёным – астрономам в
результате изучения Луны? (Учёные доказали, что
на Луне нет воздуха, воды, а следовательно нет
животных и растений и т.д.)

VII.

Итог

– Получили ли мы ответы на неизвестные ранее
нам вопросы?

– Что нового узнали на уроке? (о том что Луна
спутник Земли, о поверхности Луны, о фазах, о
людях покоривших луну)

Мы получили много научной информации. А можно
ли любоваться Луной? И мы не одни, любовались
Луной во все времена. Художники, писатели,
композиторы посвятили Луне свои произведения.

1. Послушайте отрывок из “Сказки о мёртвой
царевне” А.С.Пушкина:

Месяц, месяц, мой дружок,

Позолоченный рожок!

Ты встаёшь во тьме глубокой,

Круглолицый, светлоокий,

И, обычай твой любя,

Звёзды смотрят на тебя.

2. Л Бетховен “Лунная соната”. Во время музыки
просмотр слайдов.

Дом.зад. Подготовить сообщение о Луне от
имени астронавта или ученого астронома.

Презентация

Иллюстрации

Геометрия звездного неба

Владимир Юрьевич Протасов
«Квант» №2, 2010

Небо над головой — самый древний учебник геометрии. Первые понятия, такие как точка и круг, — оттуда. Скорее даже не учебник, а задачник. В котором отсутствует страничка с ответами. Два круга одинакового размера — Солнце и Луна — движутся по небу, каждый со своей скоростью. Остальные объекты — светящиеся точки — движутся все вместе, словно они прикреплены к сфере, вращающейся со скоростью 1 оборот в 24 часа. Правда, среди них есть исключения — 5 точек движутся как им вздумается. Для них подобрали особое слово — «планета», по-гречески — «бродяга». Сколько человечество существует, оно пытается разгадать законы этого вечного движения. Первый прорыв произошел в III веке до н.э., когда греческие ученые, взяв на вооружение молодую науку — геометрию, смогли получить первые результаты об устройстве Вселенной. Об этом и пойдет речь.

Чтобы иметь некоторое представление о сложности задачи, рассмотрим такой пример. Представим себе светящийся шар диаметром 10 см, неподвижно висящий в пространстве. Назовем его S. Вокруг него на расстоянии чуть больше 10 метров обращается маленький шарик Z диаметром 1 миллиметр, а вокруг Z на расстоянии 6 см обращается совсем крохотный шарик L, его диаметр — четверть миллиметра. На поверхности среднего шарика Z живут микроскопические существа. Они обладают неким разумом, но покидать пределы своего шарика не могут. Всё, что они могут, — смотреть на два других шара — S и L. Спрашивается, могут ли они узнать диаметры этих шаров и измерить расстояния до них? Сколько ни думай, дело, казалось бы, безнадежное. Мы нарисовали сильно уменьшенную модель Солнечной системы (S — Солнце, Z — Земля, L — Луна).

Вот такая задача стояла перед древними астрономами. И они ее решили! Более 22 веков назад, не пользуясь ничем, кроме самой элементарной геометрии — на уровне 8 класса (свойства прямой и окружности, подобные треугольники и теорема Пифагора). И, конечно, наблюдая за Луной и за Солнцем.

Над решением трудились несколько ученых. Мы выделим двух. Это математик Эратосфен, измеривший радиус земного шара, и астроном Аристарх, вычисливший размеры Луны, Солнца и расстояния до них. Как они это сделали?

Как измерили земной шар

То, что Земля не плоская, люди знали давно. Древние мореплаватели наблюдали, как постепенно меняется картина звездного неба: становятся видны новые созвездия, а другие, напротив, заходят за горизонт. Уплывающие вдаль корабли «уходят под воду», последними скрываются из вида верхушки их мачт. Кто первый высказал идею о шарообразности Земли, неизвестно. Скорее всего — пифагорейцы, считавшие шар совершеннейшей из фигур. Полтора века спустя Аристотель приводит несколько доказательств того, что Земля — шар. Главное из них: во время лунного затмения на поверхности Луны отчетливо видна тень от Земли, и эта тень круглая! С тех пор постоянно предпринимались попытки измерить радиус земного шара. Два простых способа изложены в упражнениях 1 и 2. Измерения, правда, получались неточными. Аристотель, например, ошибся более чем в полтора раза. Считается, что первым, кому удалось сделать это с высокой точностью, был греческий математик Эратосфен Киренский (276–194 до н. э.). Его имя теперь всем известно благодаря решету Эратосфена — способу находить простые числа (рис.  1).

Если вычеркнуть из натурального ряда единицу, затем вычеркивать все четные числа, кроме первого (самого числа 2), затем все числа, кратные трем, кроме первого из них (числа 3), и т. д., то в результате останутся одни простые числа. Среди современников Эратосфен был знаменит как крупнейший ученый-энциклопедист, занимавшийся не только математикой, но и географией, картографией и астрономией. Он долгое время возглавлял Александрийскую библиотеку — центр мировой науки того времени. Работая над составлением первого атласа Земли (речь, конечно, шла об известной к тому времени ее части), он задумал провести точное измерение земного шара. Идея была такова. В Александрии все знали, что на юге, в городе Сиена (современный Асуан), один день в году, в полдень, Солнце достигает зенита. Исчезает тень от вертикального шеста, на несколько минут освещается дно колодца. Происходит это в день летнего солнцестояния, 22 июня — день наивысшего положения Солнца на небе. Эратосфен направляет своих помощников¹ в Сиену, и те устанавливают, что ровно в полдень (по солнечным часам) Солнце находится точно в зените. Одновременно (как написано в первоисточнике: «в тот же час»), т. е. в полдень по солнечным часам, Эратосфен измеряет длину тени от вертикального шеста в Александрии. Получился треугольник ABC (АС — шест, АВ — тень, рис. 2).

Итак, солнечный луч в Сиене (N) перпендикулярен поверхности Земли, а значит, проходит через ее центр — точку Z. Параллельный ему луч в Александрии (А) составляет угол γ = ACB с вертикалью. Пользуясь равенством накрест лежащих углов при параллельных, заключаем, что AZN = γ. Если обозначить через l длину окружности, а через х длину ее дуги AN, то получаем пропорцию . Угол γ в треугольнике АВС Эратосфен измерил, получилось 7,2°. Величина х — не что иное, как длина пути от Александрии до Сиены, примерно 800 км. Ее Эратосфен аккуратно вычисляет, исходя из среднего времени движения верблюжьих караванов, регулярно ходивших между двумя городами, а также используя данные бематистов — людей специальной профессии, измерявших расстояния шагами. Теперь осталось решить пропорцию , получив длину окружности (т. е. длину земного меридиана) l = 40000 км. Тогда радиус Земли R равен l/(2π), это примерно 6400 км. То, что длина земного меридиана выражается столь круглым числом в 40000 км, не удивительно, если вспомнить, что единица длины в 1 метр и была введена (во Франции в конце XVIII века) как одна сорокамиллионная часть окружности Земли (по определению!). Эратосфен, конечно, использовал другую единицу измерения — стадий (около 200 м). Стадиев было несколько: египетский, греческий, вавилонский, и каким из них пользовался Эратосфен — неизвестно. Поэтому трудно судить наверняка о точности его измерения. Кроме того, неизбежная ошибка возникала в силу географического положения двух городов. Эратосфен рассуждал так: если города находятся на одном меридиане (т. е. Александрия расположена в точности к северу от Сиены), то полдень в них наступает одновременно. Поэтому, сделав измерения во время наивысшего положения Солнца в каждом городе, мы должны получить правильный результат. Но на самом деле Александрия и Сиена — далеко не на одном меридиане. Сейчас в этом легко убедиться, взглянув на карту, но у Эратосфена такой возможности не было, он как раз и работал над составлением первых карт. Поэтому его метод (абсолютно верный!) привел к ошибке в определении радиуса Земли. Тем не менее, многие исследователи уверены, что точность измерения Эратосфена была высока и что он ошибся менее чем на 2%. Улучшить этот результат человечество смогло только через 2 тысячи лет, в середине XIX века. Над этим трудилась группа ученых во Франции и экспедиция В. Я. Струве в России. Даже в эпоху великих географических открытий, в XVI веке, люди не смогли достичь результата Эратосфена и пользовались неверным значением длины земной окружности в 37000 км. Ни Колумб, ни Магеллан не знали, каковы истинные размеры Земли и какие расстояния им придется преодолевать. Они-то считали, что длина экватора на 3 тысячи км меньше, чем на самом деле. Знали бы — может, и не поплыли бы.

В чем причина столь высокой точности метода Эратосфена (конечно, если он пользовался нужным стадием)? До него измерения были локальными, на расстояниях, обозримых человеческим глазом, т.  е. не более 100 км. Таковы, например, способы в упражнениях 1 и 2. При этом неизбежны ошибки из-за рельефа местности, атмосферных явлений и т. д. Чтобы добиться большей точности, нужно проводить измерения глобально, на расстояниях, сравнимых с радиусом Земли. Расстояние в 800 км между Александрией и Сиеной оказалось вполне достаточным.

Упражнения
1. Как вычислить радиус Земли по следующим данным: с горы высотой 500 м просматриваются окрестности на расстоянии 80 км?
2. Как вычислить радиус Земли по следующим данным: корабль высотой 20 м, отплыв от берега на 16 км, полностью исчезает из вида?
3. Два друга — один в Москве, другой — в Туле, берут по метровому шесту и ставят их вертикально. В момент, в течение дня, когда тень от шеста достигает наименьшей длины, каждый из них измеряет длину тени. В Москве получилось а см, а в Туле — b см. Выразите радиус Земли через а и b. Города расположены на одном меридиане на расстоянии 185 км.

Как видно из упражнения 3, опыт Эратосфена можно проделать и в наших широтах, где Солнце никогда не бывает в зените. Правда, для этого нужны две точки обязательно на одном меридиане. Если же повторить опыт Эратосфена для Александрии и Сиены, и при этом сделать измерения в этих городах одновременно (сейчас для этого есть технические возможности), то мы получим верный ответ, при этом будет не важно, на каком меридиане находится Сиена (почему?).

Как измерили Луну и Солнце. Три шага Аристарха

Греческий остров Самос в Эгейском море — теперь глухая провинция. Сорок километров в длину, восемь — в ширину. На этом крохотном острове в разное время родились три величайших гения — математик Пифагор, философ Эпикур и астроном Аристарх. Про жизнь Аристарха Самосского известно мало. Даты жизни приблизительны: родился около 310 до н.э., умер около 230 до н.э. Как он выглядел, мы не знаем, ни одного изображения не сохранилось (современный памятник Аристарху в греческом городе Салоники — лишь фантазия скульптора) . Много лет провел в Александрии, где работал в библиотеке и в обсерватории. Главное его достижение — книга «О величинах и расстояниях Солнца и Луны», — по единодушному мнению историков, является настоящим научным подвигом. В ней он вычисляет радиус Солнца, радиус Луны и расстояния от Земли до Луны и до Солнца. Сделал он это в одиночку, пользуясь очень простой геометрией и всем известными результатами наблюдений за Солнцем и Луной. На этом Аристарх не останавливается, он делает несколько важнейших выводов о строении Вселенной, которые намного опередили свое время. Не случайно его назвали впоследствии «Коперником античности».

Вычисление Аристарха можно условно разбить на три шага. Каждый шаг сводится к простой геометрической задаче. Первые два шага совсем элементарны, третий — чуть посложнее. В геометрических построениях мы будем обозначать через Z, S и L центры Земли, Солнца и Луны соответственно, а через R, R_s и R_l — их радиусы. Все небесные тела будем считать шарами, а их орбиты — окружностями, как и считал сам Аристарх (хотя, как мы теперь знаем, это не совсем так). Мы начинаем с первого шага, и для этого немного понаблюдаем за Луной.

Шаг 1. Во сколько раз Солнце дальше, чем Луна?

Как известно, Луна светит отраженным солнечным светом. Если взять шар и посветить на него со стороны большим прожектором, то в любом положении освещенной окажется ровно половина поверхности шара. Граница освещенной полусферы — окружность, лежащая в плоскости, перпендикулярной лучам света. Таким образом, Солнце всегда освещает ровно половину поверхности Луны. Видимая нам форма Луны зависит от того, как расположена эта освещенная половина. При новолунии, когда Луна вовсе не видна на небе, Солнце освещает ее обратную сторону. Затем освещенная полусфера постепенно поворачивается в сторону Земли. Мы начинаем видеть тонкий серп, затем — месяц («растущая Луна»), далее — полукруг (эта фаза Луны называется «квадратурой»). Затем день ото дня (вернее, ночь от ночи) полукруг дорастает до полной Луны. Потом начинается обратный процесс: освещенная полусфера от нас отворачивается. Луна «стареет», постепенно превращаясь в месяц, повернутый к нам левой стороной, подобно букве «С», и, наконец, в ночь новолуния исчезает. Период от одного новолуния до другого длится примерно четыре недели. За это время Луна совершает полный оборот вокруг Земли. От новолуния до половины Луны проходит четверть периода, отсюда и название «квадратура».

Замечательная догадка Аристарха состояла в том, что при квадратуре солнечные лучи, освещающие половину Луны, перпендикулярны прямой, соединяющей Луну с Землей. Таким образом, в треугольнике ZLS угол при вершине L — прямой (рис. 3). Если теперь измерить угол LZS, обозначим его через α, то получим, что  = cos α. Для простоты мы считаем, что наблюдатель находится в центре Земли. Это несильно повлияет на результат, поскольку расстояния от Земли до Луны и до Солнца значительно превосходят радиус Земли. Итак, измерив угол α между лучами ZL и ZS во время квадратуры, Аристарх вычисляет отношение расстояний до Луны и до Солнца. Как одновременно застать Солнце и Луну на небосводе? Это можно сделать ранним утром. Сложность возникает по другому, неожиданному, поводу. Во времена Аристарха не было косинусов. Первые понятия тригонометрии появятся позже, в работах Аполлония и Архимеда. Но Аристарх знал, что такое подобные треугольники, и этого было достаточно. Начертив маленький прямоугольный треугольник Z’L’S’ с тем же острым углом α = L’Z’S’ и измерив его стороны, находим, что , и это отношение примерно равно 1/400.

Получается, что Солнце в 400 раз дальше от Земли, чем Луна. Эту константу — отношение расстояний от Земли до Солнца и от Земли до Луны — мы будем обозначать буквой κ. Итак, мы нашли, что κ = 400.

Шаг 2. Во сколько раз Солнце больше Луны?

Для того чтобы найти отношение радиусов Солнца и Луны, Аристарх привлекает солнечные затмения (рис.  4). Они происходят, когда Луна загораживает Солнце. При частичном, или, как говорят астрономы, частном, затмении Луна лишь проходит по диску Солнца, не закрывая его полностью. Порой такое затмение даже нельзя разглядеть невооруженным глазом, Солнце светит как в обычный день. Лишь сквозь сильное затемнение, например, закопченное стекло, видно, как часть солнечного диска закрыта черным кругом. Гораздо реже происходит полное затмение, когда Луна на несколько минут полностью закрывает солнечный диск.

В это время становится темно, на небе появляются звезды. Затмения наводили ужас на древних людей, считались предвестниками трагедий. Солнечное затмение наблюдается по-разному в разных частях Земли. Во время полного затмения на поверхности Земли возникает тень от Луны — круг, диаметр которого не превосходит 270 км. Лишь в тех районах земного шара, по которым проходит эта тень, можно наблюдать полное затмение. Поэтому в одном и том же месте полное затмение происходит крайне редко — в среднем раз в 200–300 лет. Аристарху повезло — он смог наблюдать полное солнечное затмение собственными глазами. На безоблачном небе Солнце постепенно начало тускнеть и уменьшаться в размерах, установились сумерки. На несколько мгновений Солнце исчезло. Потом проглянул первый луч света, солнечный диск стал расти, и вскоре Солнце засветило в полную силу. Почему затмение длится столь короткое время? Аристарх отвечает: причина в том, что Луна имеет те же видимые размеры на небе, что и Солнце. Что это значит? Проведем плоскость через центры Земли, Солнца и Луны. Получившееся сечение изображено на рисунке 5a. Угол между касательными, проведенными из точки Z к окружности Луны, называется угловым размером Луны, или ее угловым диаметром. Так же определяется угловой размер Солнца. Если угловые диаметры Солнца и Луны совпадают, то они имеют одинаковые видимые размеры на небе, а при затмении Луна действительно полностью загораживает Солнце (рис. 5б), но лишь на мгновение, когда совпадут лучи ZL и ZS. На фотографии полного солнечного затмения (см. рис. 4) ясно видно равенство размеров.

Вывод Аристарха оказался поразительно точен! В реальности средние угловые диаметры Солнца и Луны отличаются всего на 1,5%. Мы вынуждены говорить о средних диаметрах, поскольку они меняются в течение года, так как планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам.

Соединив центр Земли Z с центрами Солнца S и Луны L, а также с точками касания Р и Q, получим два прямоугольных треугольника ZSP и ZLQ (см. рис. 5a). Они подобны, поскольку у них есть пара равных острых углов β/2. Следовательно, . Таким образом, отношение радиусов Солнца и Луны равно отношению расстояний от их центров до центра Земли. Итак, R_s/R_l = κ = 400. Несмотря на то, что их видимые размеры равны, Солнце оказалось больше Луны в 400 раз!

Равенство угловых размеров Луны и Солнца — счастливое совпадение. Оно не вытекает из законов механики. У многих планет Солнечной системы есть спутники: у Марса их два, у Юпитера — четыре (и еще несколько десятков мелких), и все они имеют разные угловые размеры, не совпадающие с солнечным.

Теперь мы приступаем к решающему и самому сложному шагу.

Шаг 3. Вычисление размеров Солнца и Луны и расстояний до них

Итак, нам известно отношение размеров Солнца и Луны и отношение их расстояний до Земли. Эта информация относительна: она восстанавливает картину окружающего мира лишь с точностью до подобия. Можно удалить Луну и Солнце от Земли в 10 раз, увеличив во столько же раз их размеры, и видимая с Земли картина останется такой же. Чтобы найти реальные размеры небесных тел, надо соотнести их с каким-то известным размером. Но из всех астрономических величин Аристарху пока известен только радиус² земного шара R = 6400 км. Поможет ли это? Хоть в каком-то из видимых явлений, происходящих на небе, появляется радиус Земли? Не случайно говорят «небо и земля», имея в виду две несовместные вещи. И всё же такое явление есть. Это — лунное затмение. С его помощью, применив довольно хитроумное геометрическое построение, Аристарх вычисляет отношение радиуса Солнца к радиусу Земли, и цепь замыкается: теперь мы одновременно находим радиус Луны, радиус Солнца, а заодно и расстояния от Луны и от Солнца до Земли.

При лунном затмении Луна уходит в тень Земли. Спрятавшись за Землю, Луна лишается солнечного света, и, таким образом, перестает светить. Она не исчезает из вида полностью, поскольку небольшая часть солнечного света рассеивается земной атмосферой и доходит до Луны в обход Земли. Луна темнеет, приобретая красноватый оттенок (через атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи). На лунном диске при этом отчетливо видна тень от Земли (рис. 6). Круглая форма тени еще раз подтверждает шарообразность Земли. Аристарха же интересовал размер этой тени. Для того, чтобы определить радиус круга земной тени (мы сделаем это по фотографии на рисунке 6), достаточно решить простое упражнение.

Упражнение 4. На плоскости дана дуга окружности. С помощью циркуля и линейки постройте отрезок, равный ее радиусу.

Выполнив построение, находим, что радиус земной тени примерно в раза больше радиуса Луны. Обратимся теперь к рисунку 7. Серым цветом закрашена область земной тени, в которую попадает Луна при затмении. Предположим, что центры окружностей S, Z и L лежат на одной прямой. Проведем диаметр Луны M₁M₂, перпендикулярный прямой LS. Продолжение этого диаметра пересекает общие касательные окружностей Солнца и Земли в точках D₁ и D₂. Тогда отрезок D₁D₂ приближенно равен диаметру тени Земли. Мы пришли к следующей задаче.

Задача 1. Даны три окружности с центрами S, Z и L, лежащими на одной прямой. Отрезок D₁D₂, проходящий через L, перпендикулярен прямой SL, а его концы лежат на общих внешних касательных к первой и второй окружностям. Известно, что отношение отрезка D₁D₂ к диаметру третьей окружности равно t, а отношение диаметров первой и третьей окружности равно ZS/ZL = κ. Найдите отношение диаметров первой и второй окружностей.

Если решить эту задачу, то будет найдено отношение радиусов Солнца и Земли. Значит, будет найден радиус Солнца, а с ним и Луны. Но решить ее не удастся. Можете попробовать — в задаче не достает одного данного. Например, угла между общими внешними касательными к первым двум окружностям. Но даже если этот угол был бы известен, решение будет использовать тригонометрию, которую Аристарх не знал (мы формулируем соответствующую задачу в упражнении 6). Он находит более простой выход. Проведем диаметр A₁A₂ первой окружности и диаметр B₁B₂ второй, оба — параллельные отрезку D₁D₂. Пусть C₁ и С₂ — точки пересечения отрезка D₁D₂ с прямыми A₁B₁ и А₂В₂ соответственно (рис.  8). Тогда в качестве диаметра земной тени возьмем отрезок C₁C₂ вместо отрезка D₁D₂. Стоп, стоп! Что значит, «возьмем один отрезок вместо другого»? Они же не равны! Отрезок C₁C₂ лежит внутри отрезка D₁D₂, значит C₁C₂ < D₁D_2. Да, отрезки разные, но они почти равны. Дело в том, что расстояние от Земли до Солнца во много раз больше диаметра Солнца (примерно в 215 раз). Поэтому расстояние ZS между центрами первой и второй окружности значительно превосходит их диаметры. Значит, угол между общими внешними касательными к этим окружностям близок к нулю (в реальности он примерно 0,5°), т. е. касательные «почти параллельны». Если бы они были в точности параллельны, то точки A₁ и B₁ совпадали бы с точками касания, следовательно, точка C₁ совпала бы с D₁, а C₂ с D₂, и значит, C₁C₂ = D₁D₂. Таким образом, отрезки C₁C₂ и D₁D₂ почти равны. Интуиция и здесь не подвела Аристарха: на самом деле отличие между длинами отрезков составляет менее сотой доли процента! Это — ничто по сравнению с возможными погрешностями измерений. Убрав теперь лишние линии, включая окружности и их общие касательные, приходим к такой задаче.

Задача 1′. На боковых сторонах трапеции А₁А₂С₂С₁ взяты точки B₁ и В₂ так, что отрезок В₁В₂ параллелен основаниям. Пусть S, Z u L — середины отрезков А₁А₂, B₁B₂ и C₁C₂ соответственно. На основании C₁C₂ лежит отрезок М₁М₂ с серединой L. Известно, что и . Найдите А₁А₂/B₁B₂.

Решение. Так как , то , а значит, треугольники A₂SZ и M₁LZ подобны с коэффициентом SZ/LZ = κ. Следовательно, A₂SZ = M₁LZ, и поэтому точка Z лежит на отрезке M₁A₂. Аналогично, Z лежит на отрезке М₂А₁ (рис. 9). Так как C₁C₂ = t·М₁М₂ и , то .

Далее, треугольники A₂C₂M₁ и A₂B₂Z подобны. Их коэффициент подобия равен

Следовательно,

С другой стороны,

Значит, . Из этого равенства сразу получаем, что .

Итак, отношение диаметров Солнца и Земли равно , а Луны и Земли равно .

Подставляя известные нам величины κ = 400 и t = 8/3, получаем, что Луна примерно в 3,66 раза меньше Земли, а Солнце в 109 раз больше Земли. Так как радиус Земли R нам известен, находим радиус Луны R_l = R/3,66 и радиус Солнца R_s = 109R.

Теперь расстояния от Земли до Луны и до Солнца вычисляются в один шаг, это может быть сделано с помощью углового диаметра. Угловой диаметр β Солнца и Луны составляет примерно полградуса (если быть совсем точным, 0,53°). Как древние астрономы его измеряли, об этом речь впереди. Опустив касательную ZQ на окружность Луны, получаем прямоугольный треугольник ZLQ с острым углом β/2 (рис. 10).

Из него находим , что примерно равно 215R_l, или 62R. Аналогично, расстояние до Солнца равно 215R_s  = 23 455R.

Всё. Размеры Солнца и Луны и расстояния до них найдены.

Упражнения
5. Докажите, что прямые A₁B₁, A₂B₂ и две общие внешние касательные к первой и второй окружностям (см.  рис. 8) пересекаются в одной точке.
6. Решите задачу 1, если дополнительно известен угол между касательными между первой и второй окружностью.
7. Солнечное затмение может наблюдаться в одних частях земного шара и не наблюдаться других. А лунное затмение?
8. Докажите, что солнечное затмение может наблюдаться только во время новолуния, а лунное затмение — только во время полнолуния.
9. Что происходит на Луне, когда на Земле происходит лунное затмение?

О пользе ошибок

На самом деле всё было несколько сложнее. Геометрия только формировалась, и многие привычные для нас еще с восьмого класса школы вещи были в то время совсем не очевидны. Аристарху потребовалось написать целую книгу, чтобы изложить то, что мы изложили на трех страницах. И с экспериментальными измерениями тоже всё было непросто. Во-первых, Аристарх ошибся с измерением диаметра земной тени во время лунного затмения, получив отношение t = 2 вместо . Кроме того, он, вроде бы, исходил из неверного значения угла β — углового диаметра Солнца, считая его равным 2°. Но эта версия спорная: Архимед в своем трактате «Псаммит» пишет, что, напротив, Аристарх пользовался почти правильным значением в 0,5°. Однако самая ужасная ошибка произошла на первом шаге, при вычислении параметра κ — отношения расстояний от Земли до Солнца и до Луны. Вместо κ = 400 у Аристарха получилось κ = 19. Как можно было ошибиться более чем в 20 раз? Обратимся еще раз к шагу 1, рисунок 3. Для того чтобы найти отношение κ = ZS/ZL, Аристарх измерил угол α = SZL, и тогда κ = 1/cos α. Например, если угол α был бы равен 60°, то мы получили бы κ = 2, и Солнце было бы вдвое дальше от Земли, чем Луна. Но результат измерения оказался неожиданным: угол α получался почти прямым. Это означало, что катет ZS во много раз превосходит ZL. У Аристарха получилось α = 87°, и тогда cos α =1/19  (напомним, что все вычисления у нас — приближенные). Истинное значение угла , и cos α =1/400. Так погрешность измерения менее чем в 3° привела к ошибке в 20 раз! Завершив вычисления, Аристарх приходит к выводу, что радиус Солнца равен 6,5 радиусов Земли (вместо 109).

Ошибки были неизбежны, учитывая несовершенные измерительные приборы того времени. Важнее то, что метод оказался правильным. Вскоре (по историческим меркам, т. е. примерно через 100 лет) выдающийся астроном античности Гиппарх (190 – ок. 120 до н.э.) устранит все неточности и, следуя методу Аристарха, вычислит правильные размеры Солнца и Луны. Возможно, ошибка Аристарха оказалась в конце концов даже полезной. До него господствовало мнение, что Солнце и Луна либо вовсе имеют одинаковые размеры (как и кажется земному наблюдателю), либо отличаются несильно. Даже отличие в 19 раз удивило современников. Поэтому не исключено, что, найди Аристарх правильное отношение κ = 400, в это никто бы не поверил, а может быть, и сам ученый отказался бы от своего метода, сочтя результат несуразным. Известный принцип гласит, что геометрия — это искусство хорошо рассуждать на плохо выполненных чертежах. Перефразируя, можно сказать, что наука в целом — это искусство делать верные выводы из неточных, или даже ошибочных, наблюдений. И Аристарх такой вывод сделал. За 17 веков до Коперника он понял, что в центре мира находится не Земля, а Солнце. Так впервые появилась гелиоцентрическая модель и понятие Солнечной системы.

Что в центре?

Господствовавшее в Древнем Мире представление об устройстве Вселенной, знакомое нам по урокам истории, заключалось в том, что в центре мира — неподвижная Земля, вокруг нее по круговым орбитам вращаются 7 планет, включая Луну и Солнце (которое тоже считалось планетой). Завершается всё небесной сферой с прикрепленными к ней звездами. Сфера вращается вокруг Земли, делая полный оборот за 24 часа. Со временем в эту модель многократно вносились исправления. Так, стали считать, что небесная сфера неподвижна, а Земля вращается вокруг своей оси. Затем стали исправлять траектории движения планет: круги заменили циклоидами, т. е. линиями, которые описывают точки окружности при ее движении по другой окружности (об этих замечательных линиях можно прочитать в книгах Г. Н. Бермана «Циклоида», А.  И. Маркушевича «Замечательные кривые», а также в «Кванте»: статья С. Верова «Тайны циклоиды» №8, 1975, и статья С. Г. Гиндикина «Звездный век циклоиды», №6, 1985). Циклоиды лучше согласовывались с результатами наблюдений, в частности, объясняли «попятные» движения планет. Это — геоцентрическая система мира, в центре которой — Земля («гея»). Во II веке она приняла окончательный вид в книге «Альмагест» Клавдия Птолемея (87–165), выдающегося греческого астронома, однофамильца египетских царей. Со временем некоторые циклоиды усложнялись, добавлялись всё новые промежуточные окружности. Но в целом система Птолемея господствовала около полутора тысячелетий, до XVI века, до открытий Коперника и Кеплера. Поначалу геоцентрической модели придерживался и Аристарх. Однако, вычислив, что радиус Солнца в 6,5 раз больше радиуса Земли, он задал простой вопрос: почему такое большое Солнце должно вращаться вокруг такой маленькой Земли? Ведь если радиус Солнца больше в 6,5 раз, то его объем больше почти в 275 раз! Значит, в центре мира должно находиться Солнце. Вокруг него вращаются 6 планет, включая Землю.³ А седьмая планета, Луна, вращается вокруг Земли. Так появилась гелиоцентрическая система мира («гелиос» — Солнце). Уже сам Аристарх отмечал, что такая модель лучше объясняет видимое движение планет по круговым орбитам, лучше согласуется с результатами наблюдений. Но ее не приняли ни ученые, ни официальные власти. Аристарх был обвинен в безбожии и подвергся преследованиям. Из всех астрономов античности только Селевк стал сторонником новой модели. Больше ее не принял никто, по крайней мере, у историков нет твердых сведений на этот счет. Даже Архимед и Гиппарх, почитавшие Аристарха и развившие многие его идеи, не решились поставить Солнце в центр мира. Почему?

Почему мир не принял гелиоцентрической системы?

Как же получилось, что в течение 17 веков ученые не принимали простой и логичной системы мира, предложенной Аристархом? И это несмотря на то, что официально признанная геоцентрическая система Птолемея часто давала сбои, не согласуясь с результатами наблюдений за планетами и за звездами. Приходилось добавлять всё новые окружности (так называемые вложенные циклы) для «правильного» описания движения планет. Самого Птолемея трудности не пугали, он писал: «К чему удивляться сложному движению небесных тел, если их сущность нам неизвестна?» Однако уже к XIII веку этих окружностей накопилось 75! Модель стала столь громоздкой, что начали раздаваться осторожные возражения: неужели мир в самом деле устроен так сложно? Широко известен случай с Альфонсом X (1226–1284), королем Кастилии и Леона, государства, занимавшего часть современной Испании. Он, покровитель наук и искусств, собравший при своем дворе пятьдесят лучших астрономов мира, на одной из научных бесед обмолвился, что «если бы при сотворении мира Господь оказал мне честь и спросил моего совета, многое было бы устроено проще». Подобная дерзость не прощалась даже королям: Альфонс был низложен и отправлен в монастырь.⁴ Но сомнения остались. Часть из них можно было бы разрешить, поставив Солнце в центр Вселенной и приняв систему Аристарха. Его труды были хорошо известны. Однако еще много веков никто из ученых не решался на такой шаг. Причины были не только в страхе перед властями и официальной церковью, которая считала теорию Птолемея единственно верной. И не только в инертности человеческого мышления: не так-то просто признать, что наша Земля — не центр мира, а лишь рядовая планета. Все-таки для настоящего ученого ни страх, ни стереотипы — не препятствия на пути к истине. Гелиоцентрическая система отвергалась по вполне научным, можно даже сказать, геометрическим причинам. Если допустить, что Земля вращается вокруг Солнца, то ее траектория — окружность с радиусом, равным расстоянию от Земли до Солнца. Как мы знаем, это расстояние равно 23 455 радиусов Земли, т. е. более 150 миллионов километров. Значит, Земля в течение полугода перемещается на 300 миллионов километров. Гигантская величина! Но картина звездного неба для земного наблюдателя при этом остается такой же. Земля то приближается, то удаляется от звезд на 300 миллионов километров, но ни видимые расстояния между звездами (например, форма созвездий), ни их яркость не меняются. Это означает, что расстояния до звезд должны быть еще в несколько тысяч раз больше, т. е. небесная сфера должна иметь совершенно невообразимые размеры! Это, между прочим, осознавал и сам Аристарх, который писал в своей книге: «Объем сферы неподвижных звезд во столько раз больше объема сферы с радиусом Земля-Солнце, во сколько раз объем последней больше объема земного шара», т. е. по Аристарху выходило, что расстояние до звезд равно (23 455)²R, это более 3,5 триллионов километров. В реальности расстояние от Солнца до ближайшей звезды еще примерно в 11 раз больше. (В модели, которую мы представили в самом начале, когда расстояние от Земли до Солнца равно 10 м, расстояние до ближайшей звезды равно … 2700 километров!) Вместо компактного и уютного мира, в центре которого находится Земля и который помещается внутри относительно небольшой небесной сферы, Аристарх нарисовал бездну. И эта бездна испугала всех.

Венера, Меркурий и невозможность геоцентрической системы

Между тем невозможность геоцентрической системы мира, с круговыми движениями всех планет вокруг Земли, может быть установлена с помощью простой геометрической задачи.

Задача 2. На плоскости даны две окружности с общим центром О, по ним равномерно движутся две точки: точка М по одной окружности и точка V по другой. Докажите, что либо они двигаются в одном направлении с одинаковой угловой скоростью, либо в некоторый момент времени угол MOV тупой.

Решение. Если точки движутся в одном направлении с разными скоростями, то через некоторое время лучи ОМ и OV окажутся сонаправленными. Далее угол MOV начинает монотонно возрастать до следующего совпадения, т. е. до 360°. Следовательно, в некоторый момент он равен 180°. Случай, когда точки движутся в разных направлениях, рассматривается так же.

Теорема. Ситуация, при которой все планеты Солнечной системы равномерно вращаются вокруг Земли по круговым орбитам, невозможна.

Доказательство. Пусть О — центр Земли, М — центр Меркурия, а V — центр Венеры. Согласно многолетним наблюдениям, у Меркурия и Венеры разные периоды обращения, а угол MOV никогда не превосходит 76°. В силу результата задачи 2 теорема доказана.

Конечно, древние греки неоднократно встречались с подобными парадоксами. Именно поэтому, чтобы спасти геоцентрическую модель мира, они заставили планеты двигаться не по окружностям, а по циклоидам.

Доказательство теоремы не совсем честно, поскольку Меркурий и Венера вращаются не в одной плоскости, как в задаче 2, а в разных. Хотя плоскости их орбит почти совпадают: угол между ними — всего несколько градусов. В упражнении 10 мы предлагаем вам устранить этот недостаток и решить аналог задачи 2 для точек, вращающихся в разных плоскостях. Другое возражение: может быть, угол MOV бывает тупым, но мы этого не видим, поскольку на Земле в это время день? Принимаем и это. В упражнении 11 нужно доказать, что для трех вращающихся радиусов всегда настанет момент времени, когда они будут образовывать друг с другом тупые углы. Если на концах радиусов — Меркурий, Венера и Солнце, то в этот момент времени Меркурий и Венера будут видны на небе, а Солнце — нет, т. е. на земле будет ночь. Но должны предупредить: упражнения 10 и 11 значительно сложнее задачи 2. Наконец, в упражнении 12 мы предлагаем вам, ни много ни мало, вычислить расстояние от Венеры до Солнца и от Меркурия до Солнца (они, конечно, вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли). Убедитесь сами, насколько это просто, после того, как мы узнали метод Аристарха.

Упражнения
10. В пространстве даны две окружности с общим центром О, по ним равномерно с разными угловыми скоростями движутся две точки: точка М по одной окружности и точка V по другой. Докажите, что в некоторый момент угол MOV тупой.
11. На плоскости даны три окружности с общим центром О, по ним равномерно с разными угловыми скоростями движутся три точки. Докажите, что в некоторый момент все три угла между лучами с вершиной О, направленными в данные точки, тупые.
12. Известно, что максимальное угловое расстояние между Венерой и Солнцем, т. е. максимальный угол между лучами, направленными с Земли к центрам Венеры и Солнца, равно 48°. Найдите радиус орбиты Венеры. То же — для Меркурия, если известно, что максимальное угловое расстояние между Меркурием и Солнцем равно 28°.

Последний штрих: измерение угловых размеров Солнца и Луны

Следуя шаг за шагом рассуждениям Аристарха, мы упустили лишь один аспект: как измерялся угловой диаметр Солнца? Сам Аристарх этого не делал, пользуясь измерениями других астрономов (по-видимому, не совсем верными). Напомним, что радиусы Солнца и Луны он смог вычислить, не привлекая их угловые диаметры. Посмотрите еще раз на шаги 1, 2 и 3: нигде значение углового диаметра не используется! Он нужен только для вычисления расстояний до Солнца и до Луны. Попытка определить угловой размер «на глазок» успеха не приносит. Если попросить несколько человек оценить угловой диаметр Луны, большинство назовут угол от 3 до 5 градусов, что в разы больше истинного значения. Сказывается обман зрения: ярко-белая Луна на фоне темного неба кажется массивной. Первым, кто провел математически строгое измерение углового диаметра Солнца и Луны, был Архимед (287— 212до н.э.) Он изложил свой метод в книге «Псаммит» («Исчисление песчинок»). Сложность задачи он осознавал: «Получить точное значение этого угла — дело нелегкое, потому что ни глаз, ни руки, ни приборы, при помощи которых производится отсчет, не обеспечивают достаточной точности». Поэтому Архимед не берется вычислить точное значение углового диаметра Солнца, он лишь оценивает его сверху и снизу. Он помещает круглый цилиндр на конце длинной линейки, напротив глаза наблюдателя. Линейка направляется на Солнце, и цилиндр придвигается к глазу до тех пор, пока он не заслонит собой Солнце полностью. Затем наблюдатель уходит, а на конце линейки отмечается отрезок MN, равный размеру человеческого зрачка (рис. 11).

Тогда угол α₁ между прямыми МР и NQ меньше углового диаметра Солнца, а угол α₂ = POQ — больше. Мы обозначили через PQ диаметр основания цилиндра, а через О — середину отрезка MN. Итак, α₁ < β < α₂ (докажите это в упражнении 13). Так Архимед находит, что угловой диаметр Солнца заключен в пределах от 0,45° до 0,55°.

Неясным остается, почему Архимед измеряет Солнце, а не Луну. Он был хорошо знаком с книгой Аристарха и знал, что угловые диаметры Солнца и Луны одинаковы. Луну же измерять гораздо удобнее: она не слепит глаза и границы ее видны отчетливее.

Некоторые древние астрономы измеряли угловой диаметр Солнца, исходя из продолжительности солнечного или лунного затмения. (Попробуйте восстановить этот способ в упражнении 14.) А можно сделать то же, не дожидаясь затмений, а просто наблюдая закат Солнца. Выберем для этого день весеннего равноденствия 22 марта, когда Солнце восходит точно на востоке, а заходит точно на западе. Это означает, что точки восхода Е и заката W диаметрально противоположны. Для земного наблюдателя Солнце движется по окружности с диаметром EW. Плоскость этой окружности составляет с плоскостью горизонта угол 90° – γ, где γ — географическая широта точки М, в которой находится наблюдатель (например, для Москвы γ = 55,5°, для Александрии γ = 31°). Доказательство приведено на рисунке 12. Прямая ZP — ось вращения Земли, перпендикулярная плоскости экватора. Широта точки М — угол между отрезком ZP и плоскостью экватора. Проведем через центр Солнца S плоскость α, перпендикулярную оси ZP.

Плоскость горизонта касается земного шара в точке М. Для наблюдателя, находящегося в точке М, Солнце в течение дня движется по окружности в плоскости α с центром Р и радиусом PS. Угол между плоскостью α и плоскостью горизонта равен углу MZP, который равен 90° – γ, поскольку плоскость α перпендикулярна ZP, а плоскость горизонта перпендикулярна ZM. Итак, в день равноденствия Солнце заходит за горизонт под углом 90° – γ. Следовательно, во время заката оно проходит дугу окружности, равную β/cos γ, где β — угловой диаметр Солнца (рис. 13). С другой стороны, за 24 часа оно проходит по этой окружности полный оборот, т. е. 360°.

Получаем пропорцию где Т — продолжительность заката (единица измерения — час). Зная γ и измерив время Т, находим β = 0,53°.

Упражнения
13. Докажите, что угол α₁ между прямыми МР и NQ (см. рис. 11) меньше углового диаметра Солнца, а угол α₂ = POQ — больше.
14. Предложите способ измерения угловых размеров Луны во время лунного затмения.

С автором статьи можно связаться по адресу: [email protected].

¹ В некоторых источниках сообщается легенда о том, что одним из них был друг Эратосфена — великий Архимед.
² Неизвестно, знал ли Аристарх об измерении Эратосфена или пользовался другим значением радиуса Земли. Это не так важно, поскольку он брал радиус Земли в качестве единицы длины.
³ Именно шесть, а не девять, поскольку Уран, Нептун и Плутон были открыты гораздо позже. Совсем недавно, 13 сентября 2006 года, по решению Международного астрономического союза (IAU) Плутон лишился статуса планеты. Так что планет в Солнечной системе теперь восемь.
⁴ Истинной причиной опалы короля Альфонса была, видимо, обычная борьба за власть, но его ироничное замечание об устройстве мира послужило веским поводом для его недругов.

Небесный цвет ледяных планет. Главные астрономические события июля

николай железнов, марина лукашова, кандидаты физ.‑мат. наук ипа ран

Страна и мир
28 июня 2022

Хотя летнее солнцестояние осталось позади, ночи все еще достаточно светлые: Солнце не опускается под горизонт ниже 12 градусов, весь июль гарантируя нам навигационные сумерки. Но долгота ночи постепенно увеличивается и к концу месяца достигнет семи часов (плюс два часа к июньским ночам). Станет больше времени и для наблюдения планет.

ФОТО pixabay

Все они еще находятся в восточной части неба, но весьма «растянуты» в пространстве. В районе полуночи первым над горизонтом появится Сатурн (кстати, чем раньше восходит в июле планета, тем ближе к горизонту пролегает ее видимый путь). К концу месяца Сатурн сменит расписание и будет представать перед нами уже на закате. 16 июля после полуночи рядом с ним будет находиться яркая Луна.

Следующими в созвездии Рыб взойдут Нептун и Юпитер. 18 – 19 июля около этих планет пройдет Луна в фазе последней четверти. А находящийся в стоянии Юпитер 29 июля перейдет к попятному движению и начнет выписывать на небе петлю.

В созвездии Рыб в начале месяца будет находиться и Марс, но к концу июля он уже перемес­тится в созвездие Овна. Причем наблюдать планету можно будет на высоте почти 50 градусов. К тому же она начнет постепенно набирать яркость и увеличиваться в размерах. 21 июля после 21.00 на Дальнем Востоке можно будет увидеть покрытие Марса Луной.

Неплохое время в июле для знакомства с Венерой — находясь сначала в созвездии Тельца, затем, двигаясь вслед за Солнцем, она переместится в созвездие Близнецов. 26 – 27 июля рядом с ней будет находиться тонкий серп убывающей Луны. 27 – 28 июля его можно будет отыскать как вечером, так и утром низко над горизонтом.

Первую декаду июля до восхода Солнца можно еще посвятить ­поиску расположенного низко над горизонтом Меркурия. Но уже 16 июля его ждет верхнее соединение с Солнцем, после которого он выйдет на вечернее небо (искать его следует в западной час­ти), к сожалению, сохранив свое не очень удобное для наблюдателей положение.

Можно вспомнить и про Плутон, в 2006 году «развенчанный» в карликовую планету. Он будет находиться в созвездии Стрельца и 20 июля пройдет противостояние с Солнцем. Но он, конечно, настолько слаб, что даже это обстоятельство не позволит разглядеть его невооруженным взглядом.

4 июля Солнце достигнет афелия — самой далекой от Земли точки его орбиты. Но на повседневную жизнь это никакого влияния не окажет.

13 июля ближе к вечеру нас ждет суперлуние — самое крупное полнолуние в этом году. Правда, Луна в верхней кульминации будет находиться на юге очень низко над горизонтом, и, чтобы вдоволь налюбоваться этим зрелищем, желающим предстоит из Петербурга выехать на открытую местность. Самое время заняться изучением лунных морей, гор и кратеров.

Суперлуние происходит, когда Луна в фазе полнолуния одновременно находится в перигее своей орбиты. Но в реальности это практически невозможно, между этими явлениями всегда есть временной интервал. Вот и в этот раз прохождение перигея Луной состоится в полдень 13 июля, а в 21. 40 этого же дня ожидается момент полнолуния. Таким образом, максимальная фаза этого явления случится посередине между этими двумя моментами, причем в дневное время. А Луну мы сможем увидеть только ночью, поэтому для петербуржцев удобное время для любования огромной полной Луной настанет после полуночи и 13 июля, и 14 июля.

Из последних небесных новос­тей: ученые заинтересовались расцветкой ледяных планет. Так, Уран и Нептун, имеющие много общего в строении и происхождении, объединены и голубым цветом атмосферы. Но все же Уран несколько бледнее своего соседа, тот имеет более яркий «окрас». Почему?

Схожие физические характерис­тики планет позволили ученым разработать одинаковую модель строения их атмосферы: в ее ­состав входят три слоя аэрозоля, расположенных на разной высоте. Ключевым, воздействующим на цвет слоем является средний, представляющий собой скопление частиц дымки. На Уране этот слой толще, чем на Нептуне.

По-видимому, на обеих планетах на частицах этого слоя конденсируется метановый лед. Затем, уже в виде метанового снега, частицы проникают в атмосферу. Надо отметить, что на Нептуне она более активна и турбулентна, чем на Уране, да и ветра на самой далекой планете более сильные. Можно предположить, что атмосфера Нептуна более эффективно выбивает частицы метана из среднего слоя, из‑за чего уходит и большая часть дымки. Все это и делает средний слой на Нептуне тоньше, а атмосферу более прозрачной, чем на Уране.

Хорошего вам настроения и удачных наблюдений!

#звезды
#астрономия
#космос

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 115 (7198) от 28.06.2022 под заголовком «Небесный цвет ледяных планет».

Материалы рубрики

29 августа, 16:41

Бетельгейзе занесло пылью. Главные астрономические события сентября

18 августа, 16:05

Пятый канал представит документальный фильм об Анастасии Волочковой

25 июля, 13:55

В ожидании Персеид.

Главные астрономические события августа

06 июля, 12:37

В небе над Петербургом и Ленобластью заметили красивые серебристые облака

31 мая, 14:59

Фото на память. Главные астрономические события июня

Комментарии

Загрузка…

Новости партнеров

Planets: The Great Stars of Summer

Летом лучше всего наслаждаться планетами. Хорошая погода, теплые температуры и заслуженный отдых помогут нам наблюдать за нашими спутниками на орбите Солнца невооруженным глазом. Все, что нам нужно сделать, это провести немного времени, наблюдая за зрелищем звездного неба, о котором мы забыли за зиму. Это лето 2022 года будет даже лучше, чем обычно, потому что в ближайшие недели мы сможем насладиться необычным небом с четырьмя планетами, видимыми одновременно : Венера, Юпитер, Сатурн и Марс.

Планеты не славятся своей яркостью или особым образом выделяются на небе — они в основном выглядят так же, как звезды ; однако они делают то, чего не могут делать звезды, и именно поэтому они привлекали такое внимание наших предков. С незапамятных времен «особые силы» планет интриговали астрономов и побуждали их улучшать свои теории об их странном поведении.

Выйти на улицу, чтобы понаблюдать за планетами, не представляет особой сложности, нужно только знать, где искать. Венера и Юпитер самые легкие: когда в поле зрения это самые яркие объекты на небе ; другие, такие как Меркурий и Сатурн, более неуловимы. Но эти четыре (плюс Марс) видны невооруженным глазом. Нет необходимости использовать какое-либо специальное устройство, даже телескоп. Просто держитесь подальше от городов и населенных пунктов, чтобы избежать светового загрязнения.

1. Чтобы найти планеты, нужно найти воображаемую линию или путь, по которому они движутся, эклиптику . Все планеты всегда близки к этому воображаемому эталону, который пересекает небосвод с востока на запад, проходя на средней высоте над югом летними ночами. Итак, первый шаг — ориентироваться на юг .

   Предрассветное небо летом 2022 года в любой точке Земли на 43° северной широты. Источник: Стеллариум

2. Ночами этого лета 2022 года первой планетой, которая появится в небе, будет Сатурн . Она начинает восходить на юго-восточном горизонте около одиннадцати часов ночи, появляясь в виде еще одной звезды в созвездии Козерога, а с наступлением ночи поднимается выше по небу, набирая высоту и двигаясь к югу. Это движение всех звезд и планет на небе. Звезды на противоположной стороне неба движутся вниз и прячутся на западе. Когда одни поднимаются, другие садятся.

3. Следующая планета, которая присоединится к ночи, это Юпитер , восходящий на востоке примерно в час ночи. Его легко отличить, так как это самый яркий объект на небе в это время. С помощью простого бинокля вокруг него можно легко увидеть четыре небольших объекта, не звезды, а его самые большие спутники: Ганимед, Каллисто, Ио и Европу. Не будет высокомерием сказать, что в данный момент вы идете по стопам Галилея. И не забывайте, что его телескоп был намного слабее, чем самый плохой бинокль, который мог лежать на дне ящика стола. Так что не стесняйтесь брать их и смотреть, что вы можете наблюдать.

4. Чтобы увидеть третью планету ночи, нам придется подождать еще немного, но не слишком долго. Около двух часов ночи на северо-восточном горизонте взойдет особенно красная и эффектная звезда. Она не сияет очень ярко, но ее красный цвет выделяется на фоне других звезд, что позволяет легко найти ее между Тельцом и Овном. Но это не звезда, это Марс . И как только вы ее увидите, у вас не останется сомнений в том, почему ее называют красной планетой. Его красный цвет определил его роль в мифологии и астрономии, так как это цвет редкий в природе и тревожный: цвет крови, пустынь и огня. Римляне приписывали ему божество Марса, своего бога войны, скорее всего, из-за связи его цвета с кровью, пролитой в бою.

5. Последняя из планет, которую мы сможем увидеть летними ночами, — это Венера, которая взойдет на северо-восточном горизонте незадолго до восхода солнца, чуть раньше шести часов утра. Это очень легко заметить, так как ярче только Солнце и Луна. Неслучайно третий по яркости объект занимает важное место в различных мифологиях. В случае с греческой мифологией планета была отнесена к Венере, богине любви, красоты и плодородия.

6. В этот ранний час, незадолго до восхода солнца, летом 2022 года мы сможем увидеть четыре из пяти планет, видимых невооруженным глазом: Сатурн, Юпитер, Марс и Венеру . Самое время вспомнить эту воображаемую линию, эклиптику: с планетами на небе ее легко увидеть, соединяя эти четыре яркие точки. Когда все планеты находятся в одном поле зрения, это часто называют выравниванием, но это неверно. Планеты всегда выровнены, близко к эклиптике. Разница в том, что в эти ночи они очень близко друг к другу и эта линия очень четкая.

Приложение для наблюдения за звездами с дополненной реальностью | Кредит: Star Walk 2

Чтобы помочь нам с этими инструкциями, мы всегда можем использовать наши мобильные телефоны. В магазинах приложений можно найти такие приложения, как Sky Map или Stellarium Mobile для Android и Star Walk 2 для iOS, которые позволяют нам идентифицировать и находить любой объект в небе с дополненной реальностью . Просто направив наш телефон на небо, вы увидите карту звездного неба, на которой отмечены объекты в поле зрения.

Все ночи одной даты практически идентичны. Если вы понаблюдаете за небом 20 июля 2022 года и дождетесь того же дня в 2023 и 2024 годах, то увидите, что положение звезд и созвездий идентично. Тот же день + то же время = те же звезды. Однако из года в год вы не увидите планеты в одних и тех же положениях. В некоторые годы вы можете увидеть одну планету, а в другие — несколько или ни одной. То, что четыре планеты видны одновременно, а также летом, является удачным совпадением в 2022 году и прекрасным поводом взглянуть на ночное небо и увлечься небесными телами и наукой, которая объясняет нам Вселенную.

Звезды так далеко, что на нашем небе они образуют фон, который вращается по циклу, который повторяется ровно через год. Имея это в виду, в течение года мы можем наблюдать, как планеты — гораздо, гораздо ближе, чем звезды — постоянно меняют свое положение на этом неподвижном фоне звезд. Чем ближе тело, тем больше изменение : от ночи к ночи изменение положения Луны легко заметно; движение ближайших планет (Марса, Венеры и Меркурия) можно заметить только через несколько недель; а у Юпитера и Сатурна — месяцы.

Орбита Марса должна быть такой, если он вращается вокруг Земли, чтобы объяснить неправильный путь планеты в небе | Авторы и права: Иоганн Кеплер

Астрономы древности отметили эти положения и увидели, что по прошествии месяцев и месяцев все планеты рисовали неправильную траекторию на неподвижном фоне звезд, подобно бродягам в небе. На самом деле планета в переводе с древнегреческого означает «бродяга или странник». Объект, который бросает вызов циклам и регулярности ночного неба, без сомнения, должен был быть важным, и по этой причине наши предки вскоре отнесли его к богам.

Планеты четные вошли в повседневную жизнь, где сегодня они остаются скрытыми в дни недели . Вторник (день Тива, германского бога войны) — в честь Марса; Среда (день Водина, верховного германского/скандинавского бога) связана с Меркурием; Четверг (день Тора, скандинавского бога грома и силы) приравнивается к Юпитеру; Пятница (день Фригг, германской богини супружеской любви) связана с Венерой; Суббота происходит от Сатурна; а воскресенье и понедельник — для Солнца и Луны, которые также считались планетами в античном представлении о геоцентрической вселенной, в которой все звезды вращаются вокруг Земли. (Уран и Нептун еще не были открыты.)

Неправильный путь Марса в небе (вверху) объясняется гораздо лучше, если учесть, что и Земля, и Марс вращаются вокруг Солнца (внизу) | Авторы и права: Б. Кроуэлл

Хотя мы продолжаем использовать геоцентрическую планетарную неделю, именно наблюдения планет Тихо Браге в шестнадцатом веке предоставили важное свидетельство того, что Земля не является центром планеты. вселенная , что Солнце — главный герой солнечной системы, а наш мир — всего лишь второстепенный игрок в великой космической игре, как осмелился предположить Коперник. Неравномерность движения Марса, зарегистрированная с удивительной точностью и сегодня, поскольку они были сделаны без телескопа, — дал Кеплеру решающий ключ к формулировке законов, управляющих движением планет , спутников, космических кораблей и всего остального в космосе, что, в свою очередь, вдохновило Ньютона на создание закона всемирного тяготения. Таким образом, наблюдение за планетами было одним из величайших двигателей астрономии на протяжении всей истории.

Борха Тосар

@borjatosar

Планеты: Наблюдение за Солнечной системой от Меркурия до Плутона

• ЗАКАТ:
• ЛУНА: 90% растущая выпуклость

Интерактивная карта неба

ВойтиТекущий выпускПродлитьКупить на SkySEARCH

Греки называли их planetes , что означает «странники». С Земли другие планеты нашей Солнечной системы кажутся блуждающими звездами, но благодаря телескопам и космическим кораблям мы знаем, что эти булавочные точки света на самом деле представляют собой отдельные миры, многие из которых имеют столь же очаровательные луны, как и они сами. Среди самых ярких объектов в небе некоторые могут стать отличным местом для начала наблюдения. Представьте себе, что Галилей смотрит на Юпитер в свой маленький телескоп и обнаруживает, что вокруг него вращаются четыре спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Это первое доказательство того, что мы не живем в геоцентрической Вселенной.

Здесь вы найдете путеводители по другим планетам, вращающимся вокруг Солнца, от яркой Венеры и красного Марса до царственного Юпитера и элегантного Сатурна. У нас есть программные инструменты, которые помогут вам определить, какие планеты или спутники видны сегодня ночью, когда и где. И у нас есть путеводители, подчеркивающие интересные особенности, которые нужно искать на планетах, когда вы находите их в телескоп.

1–20 из 46 результатов

Планеты

Он крошечный. Это сложно. Но у вас не будет возможности увидеть, как Япет снова пройдёт через земной шар Сатурна до 2037 года!

Автор: Боб Кинг
15 июля 2022 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Выберите один или посмотрите их все. Июль предлагает попурри небесных событий как для наблюдателей невооруженным глазом, так и для пользователей телескопов, включая редкое затмение луной Сатурна Титаном, яркой кометой и, максимум, Мирой.

Автор: Боб Кинг
6 июля 2022 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

В ближайшие несколько недель у нас будет не одна, а множество возможностей насладиться редким набором ярких планет. Удивительно, но они будут выровнены в порядке их удаления от Солнца.

Автор: Боб Кинг
20 июня 2022 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Когда Сатурн вернется на утреннее небо, будет ли на этой безмятежно выглядящей планете еще один приступ суровой погоды? Следите за белыми пятнами!

Автор: Боб Кинг
16 марта 2022 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Ежедневное восхождение и заход тени Земли — прекрасное зрелище, которое может увидеть любой житель планеты. Это также возможность стать свидетелем быстрых изменений, которые сопровождают закат или восход солнца, но на противоположном конце неба.

Автор: Боб Кинг
2 марта 2022 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Отправляйтесь на далекую планету, а затем вернитесь назад, чтобы проверить последние движения кометы 29P/Швассмана-Вахмана, прежде чем прикоснуться к пальцу рассвета.

Автор: Боб Кинг
27 октября 2021 г.

Планеты

Юпитер в оппозиции 19 августа. Если мы возьмем долгосрочную перспективу — 12 лет — мы сможем наблюдать оппозиции Юпитера, когда он проходит через зодиакальные созвездия.

Автор: Скотт Левин
20 августа 2021 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Юпитер обычно затмевает и затмевает галилеевские спутники, но в этот сезон наблюдений спутники также затмевают и затмевают друг друга.

Автор: Боб Кинг
31 марта 2021 г.

Планеты

Найдите Уран и Нептун и переживите первые открытия.

Автор: Редакция Sky & Telescope
17 сентября 2020 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Плутон может быть сложной целью, но это того стоит. Возьмите свой телескоп и посмотрите, сможете ли вы разглядеть этот далекий холодный мир.

Автор: Боб Кинг
29 июля 2020 г.

Планеты

Что общего у Венеры и Юпитера? Изменения звездных величин в Астрономическом альманахе этого года выявили несколько сюрпризов.

Автор: Энтони Маллама
26 мая 2020 г.

Виды ночного неба

Если у вас есть бинокль или телескоп, следите за истончением полумесяца Венеры в течение следующих нескольких недель.

Автор: Дэниел Джонсон
18 мая 2020 г.

Виды ночного неба

В течение нескольких месяцев Венера демонстрировала мощное присутствие в сумерках — достаточно яркое, чтобы отбрасывать тени. Как бы вы хотели проверить это? Луна не испортит тьму по крайней мере до 24 апреля — 25 апреля, если вы подождете до захода Луны — идеальное время, чтобы увидеть свою собственную тень в свете другого небесного тела.

Автор: Боб Кинг
15 апреля 2020 г.

Небесные объекты для наблюдения

Не так давно астрономы считали, что вокруг планет нашей Солнечной системы вращается всего несколько десятков спутников. Сегодня их общее количество превышает 170!

Автор: Редакция Sky & Telescope
19 октября 2019 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Когда Сатурн указывает путь, этим летом легко отправиться в пояс Койпера и посетить Плутон.

Автор: Боб Кинг
24 июля 2019 г.

Планеты

Подвинься, Юпитер, пора Сатурну сиять! В оппозиции на этой неделе окруженная кольцом планета является самой яркой и близкой за год.

Автор: Боб Кинг
10 июля 2019 г.

Исследуйте ночь с Бобом Кингом

Принесите зиму на ура благодаря красивому тесному соединению и редкому покрытию планет-звезд.

Автор: Боб Кинг
19 декабря 2018 г.

Луна

Вы когда-нибудь задумывались, каково было бы увидеть Землю с Луны? Присоединяйтесь к Бобу Кингу, который исследует это с точки зрения астронавтов Аполлона-17.

Автор: Боб Кинг
17 октября 2018 г.

Планеты

Четыре планеты — это здорово, а как насчет восьми? Вы сможете увидеть их все за одну ночь в ближайшие пару недель — если правильно разыграете свои карты.

Автор: Боб Кинг
22 августа 2018 г.

Планеты

Близлежащая Красная планета демонстрирует замечательные изменения при каждом видении. Всякий раз, когда Марс приближается к оппозиции, следите за некоторыми из этих различий.

Автор: Шон Уокер
18 июня 2018 г.

Мы обязаны своим существованием Луне?

Научная фантастика может быть удивительно пророческой. Хотя «Звездный путь», «Звездные войны» и «Затерянные в космосе» изображали жизнь на других планетах в далеких солнечных системах, у ученых не было никаких доказательств существования каких-либо других планет за пределами нашей Солнечной системы до 1992 года, когда была открыта первая экзопланета. Это означает, что те фильмы и сериалы, которые дебютировали задолго до 1992, предсказал открытие разнообразия планет и лун, существующих в нашей огромной Вселенной.

Теперь, когда ученые задокументировали тысячи экзопланет, мы приближаемся к ответу на самые важные вопросы о нашем существовании, а именно: уникальны ли мы во Вселенной? Существует ли жизнь на Земле, потому что наша Солнечная система и наша планета особенные, и маловероятное стечение событий привело к нашему существованию? Или, скорее, распространены ли солнечные системы с телами, похожими на Землю, а это означает, что мы всего лишь заурядный экземпляр обитаемой планеты?

Профессор Эрик Асфауг, планетолог-геолог из Аризонского университета, написал новую книгу именно об этом. Книга Асфауга под названием «Когда у Земли было две луны» представляет собой исторический рассказ о происхождении нашей Солнечной системы. Хотя эта история постоянно меняется по мере того, как меняется наука, Асфауг отмечает, как наблюдения и моделирование объединились вокруг определенных теорий, которые приблизились к царству достоверности, а именно, представления о том, что Луна Земли была создана, когда планета размером с Марс по имени Тейя столкнулась с Землей. скользящий удар по прото-Земле, выбрасывающий огромное количество горных пород, которые позже слились в то, что мы называем «Луной».

Я разговаривал по телефону с доктором Асфаугом о происхождении Луны и о том, почему жизнь на Земле в том виде, в каком мы ее знаем, зависит от этой скромной скалы, замкнутой приливами.

Кит А. Спенсер: «Я помню, как в детстве в 1990-х годах мы на самом деле не знали, есть ли планеты в других солнечных системах. Теперь, когда мы обнаружили так много, у меня к вам вопрос: насколько уникальна наша Солнечная система? Насколько уникальна Земля?

Доктор Эрик Асфауг : Это ключевой вопрос в астрономии. У нас есть все необработанные данные с этого телескопа «Кеплер» — у него есть эта камера в сто пятнадцать мегапикселей, которая смотрит на кучу звезд, а затем, когда один из этих пикселей становится тусклым, это признак того, что планета проходит перед звездой. .

Это точные данные, но они также очень предвзяты, если подумать — это только звезды, у которых планета подмигивает перед ними в течение периода времени миссии, который составляет около трех лет. Так что было бы предвзято находить вещи, похожие на большие планеты размером с Юпитер, которые находятся довольно близко [к своим родительским звездам].

Итак, если вы просто посмотрите на необработанные данные — вы нанесете на карту все планетарные системы, о которых мы знаем — это просто сногсшибательно. Мы не знали ничего из этого в 1990-х или ранее. Например, еще в 1960-х и 1970-х годах господствовавшая гипотеза формирования нашей Солнечной системы заключалась в том, что другая звезда была близка к столкновению с нашей звездой — и это было похоже на причудливую аварию, и [вот почему] у нас есть планеты. [и] ни у кого больше нет планет.

Это правда, что если вы сопоставите планеты, о которых мы знаем, с нашими, мы выглядим довольно причудливо. Большинство [экзо]планет [наблюдаемых нами] вращаются вокруг [своих звезд ближе, чем] Меркурий к нашей звезде. О чем довольно странно думать — вы знаете, планеты, в два или три раза превышающие массу Юпитера, обращаются вокруг своей звезды каждые пять дней. По-видимому, это довольно типичная планета. И это совсем не то, что мы наблюдаем в нашей Солнечной системе, где мы видим эту маленькую каплю планет довольно далеко от нашей звезды — к счастью, там находится жидкая вода — и затем Юпитер там, в пять раз превышающий расстояние от Земли, а затем Сатурн. в десять раз больше Земли, а эти ледяные гиганты еще дальше — и это все еще аномально. Но тогда вы должны помнить, что мы, вероятно, еще не обнаружили бы эти планеты вокруг этих звезд [с нашими телескопами, такими как Кеплер]. Юпитер обращается вокруг Сатурна каждые 10 лет или каждые 30 лет. Нептун, Уран вы знаете сто лет или около того — так что примерно столько времени потребуется, чтобы посчастливилось увидеть одну из таких планет, проходящих перед своими звездами.

Итак, вы говорите, что в нашем списке наблюдаемых экзопланет есть систематическая ошибка отбора? Например, те, которые мы можем легко обнаружить, вращаются очень близко к своим звездам?

Абсолютно. И астрономы — те, кто работает с данными, наблюдатели — справляются с этим, но все равно кажется, что мы какие-то аномальные.

Какая сегодня господствующая научная теория относительно того, что было здесь до нашей Солнечной системы, и откуда мы это знаем?

Вы знаете, если вы посмотрите вокруг в соседней вселенной, в нашем маленьком секторе галактики, где мы можем довольно хорошо видеть в телескопы, вы увидите эти темные облака. И вы не заметите их, если вы астроном на заднем дворе — вы подумаете, что это просто область, где не так много звезд, но на самом деле в [этих областях] много звезд. В инфракрасном диапазоне вы можете видеть, что эти облака на самом деле теплые. И не нужно много математики, чтобы сказать: «Эй, это облако пыли, достаточно массивное, чтобы оно находилось в процессе конденсации».

Так что это все равно, что смотреть на грозовое облако и говорить: «Эй, это будет дождевое облако». Это своего рода анализ. Итак, мы видим, как выглядит звездообразование в начале, а затем мы видим, как оно выглядит на самых ранних стадиях, когда звезда сформировалась, потому что это легко увидеть с помощью инфракрасных телескопов.

И дело в том, что вы можете видеть этот теплый газ внутри или на орбите вокруг этих звезд, и теперь вы видите сгусток газа, который хочет коллапсировать, чтобы стать звездой — вы знаете, что это следующий шаг. Мы также видим маленькие светящиеся стручки газа там, где звезда только что зажглась и только начинает излучать излучение, это похоже на неоновую трубку, она выкачивает ультрафиолетовое излучение и облучает газ вокруг себя, и она светится.

И затем следующий шаг: вы на самом деле видите диски, и вы видите звезду, которая начинает гореть в середине, и это может быть звезда, подобная солнцу. А потом вы видите шарики на диске и пробелы в диске и думаете: «Это должны быть планеты». Итак, мы видим, как происходит процесс, [но] мы упускаем из виду то, что происходит дальше. Мы не можем точно определить то, что мы видим во временной последовательности, чтобы сказать: «это следующий этап», и вы не можете увидеть намного позже этого, потому что на следующем этапе пыль рассеивается.

В этот момент планеты слишком малы, слишком холодны. Ничего не вижу.

Итак, теперь теоретикам осталось как бы соединить точки между этими наблюдениями и тем, что мы видим здесь, в нашей Солнечной системе.

Я хочу попасть в название книги. В настоящее время широко распространено мнение, что Луна образовалась, когда тело размером с Марс, Тейя, врезалось в Землю, в результате чего куча вещества выбрасывалась и образовывала диск вокруг Земли, который позже слился в Луну. Почему наука объединилась вокруг этой теории и каковы доказательства?

Если вернуться к эпохе Аполлона, когда мы собирались отправиться на Луну, интеллектуально говоря, в этом было два лагеря. Один лагерь придерживался мнения, что Луна была примитивным объектом, оставшимся от формирования Солнечной системы, который не был создан Землей. Помните, тогда компьютерного моделирования было не так уж и много — вообще не было. Таким образом, людям просто приходилось использовать ручку и бумагу, чтобы понять, имеет ли смысл что-либо.  

Уже пару сотен лет мы знаем, что Луна намного менее плотная, чем Земля. Его плотность примерно в три пятых плотности Земли. Это о плотности метеоритов.

Другой лагерь был основан на физике и геофизике. Они посмотрели на подробные изображения кратеров и увидели то, что, как они подозревали, было широко распространенным вулканизмом на ближней стороне Луны. Математики спросили: «Хорошо, предположим, вы хотите захватить Луну, что это значит?» И вот тут-то и появляется теория гигантского удара, поддерживаемая, как вы говорите, исключительно на основе теории. Вы знаете, что пытаетесь осмыслить маленькие обрывки данных, и вы знаете, что разработчики моделей говорят: «Эй, я думаю, что сфотографировать Луну — отличная идея, давайте сделаем это». И они пытаются сделать так, чтобы он как бы приблизился к Земле, и чтобы сделать это, это похоже на то, что если бы у Земли была массивная атмосфера, возможно, вы могли бы замедлить ее в самый раз. ..  Но когда они попытались это смоделировать, Луна просто бы разрушилась.

Итак, вы говорите с гипотезой о захвате, что не было никакого способа заставить модель работать, а это означает, что ученые начинают думать: «Может быть, произошло что-то еще», верно?

Точно. Я думаю, что было предубеждение против принятия Гипотезы Гигантского Столкновения — никто не хочет воображать, что что-то ударит Землю и, возможно, уничтожит ее. Ты сломаешь его!

Это очень катастрофическое событие, которое изменяет форму всей планеты, но не разрушает [Луну или Землю], а создает их. И идея о том, что Луна формируется таким образом, на самом деле не была в авангарде чьих-либо умов, отправляющихся в миссии «Аполлон» — миссии «Аполлон» только что доказали, что Луна вулканическая. Но это дало нам разрешение думать о том, что Луна формировалась очень бурным образом. И это привело к тому, что люди обратили больше внимания на эту теорию, а затем вычислительная мощность достигла совершеннолетия, и это действительно была история науки 19-го века. 80-е годы. Теория гигантского удара — это на самом деле история науки, основанная на том, что говорят нам компьютеры.

Интересно, если подумать, что мы единственная планета земной группы с большой луной. Я имею в виду, что на Марсе есть эти прославленные захваченные астероиды [Фобос и Деймос], но ни у одной другой планеты земной группы нет луны, подобной нашей. Я вспоминаю ту аналогию с предвзятостью отбора, о которой вы упоминали ранее: мы находимся на этой планете, поэтому нам трудно понять, насколько мы необычны или нормальны, верно? Я знаю, что Луна оказывает на нас на Земле некоторый защитный и стабилизирующий эффект, и это может сделать планету более пригодной для жизни. Должны ли мы своим существованием Луне?

Это главный вопрос, и чем больше мы на него смотрим, тем больше он возникает. Когда вы думаете о Луне и теориях происхождения жизни — ну, как вы сказали, Луна стабилизирует Землю [вращение]. Таким образом, у нас не бывает резких сезонов, [осевой наклон] никогда не бывает больше или меньше 23,5 градусов. Если бы у вас не было Луны, Земля вполне могла бы в конечном итоге сделать то, что Марс делает каждые пять миллионов лет или около того — Марс в конечном итоге повернулся бы к Солнцу на боку и прошел через сумасшедшие времена года, когда полюса были бы направлены на него. Солнце, а затем снова наклоняется назад.

Так у Земли была эта луна, которая стабилизирует свою ось вращения, она поднимает приливы и отливы в океанах — то есть, знаете ли, если не инкубатор зарождения жизни, то уж точно ресурс для нереста жизни.

Затем есть такие космические вещи — как тот факт, что луна закрывает солнце именно [во время затмения]. Я кое-что рассказываю об этом в книге, потому что [полное солнечное затмение] — самое замечательное, что может увидеть любой человек. Почему это так? Я не знаю, имеет ли это какое-то отношение к жизни, но может иметь какое-то отношение к сознанию. Интересно, это похоже на знак, символ чего-то, что могло вызвать какое-то самоосознание, имевшее место в каменном веке.

Астространицы | Планеты | Университет Западного Вашингтона

Руководство астронома по наблюдению за звездами с ребенком, одержимым космосом

Реклама

Продолжить чтение основного сюжета

Как найти созвездия, планеты и сюжеты на небе.

Кредит… Джон Хан

Опубликовано 29 октября 2020 г. Обновлено 4 ноября 2020 г.

Будучи маленькой девочкой, выросшей в Португалии, Ракель Нуно загадала пожелания на день рождения падающим звездам. Она родилась недалеко от пика метеорного потока Персеиды, одного из самых плодовитых ежегодных космических световых шоу. Каждый год ее отец увозил ее и ее семью на пляж, чтобы отпраздновать это событие под небесным фейерверком. Там она посмотрела на ослепительное зрелище на фоне звезд, столь же бесчисленных, как песчинки у ее ног.

«Я влюбился в ночное небо, — сказал Нуно. «Это просто заставило меня задуматься о нашей вселенной и моем месте в ней».

Сейчас Нуно, планетолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, профессионально размышляет о космосе. Она изучает ударные кратеры на Луне, используя инструменты на борту автоматического космического корабля НАСА, вращающегося вокруг Луны.

«Я нашла свою страсть — свое призвание — потому что он привел меня посмотреть на ночное небо», — сказала она о своем отце.

Она не одна, многие дети проходят этап астрономии. Даже если ваш ребенок не мечтает стать астронавтом, отправив его понаблюдать за звездами и планетами, вы сможете пробудить его воображение и помочь ему влюбиться в окружающую его вселенную. Астрономы, в конце концов, взрослые дети.

Эти выходные в честь Хэллоуина — особенно хорошее время, чтобы начать смотреть на звезды — 31 октября будет полнолуние и парад видимых планет. Если вы планируете исследовать ночное небо со своими детьми, вот несколько советов от астрономов, как загипнотизировать их этим космическим кинотеатром на заднем дворе.

Лучше всего начать свои астрономические приключения с Луны. Это легко обнаружить и не требует какого-либо причудливого оборудования, чтобы наслаждаться. В субботу, 31 октября, будет жуткое полнолуние — второе число месяца, которое называют Голубой Луной.

«Луна — отличная возможность для родителей увлечь своих детей наблюдением за ночным небом, потому что она всегда устраивает шоу, где бы вы ни жили», — сказал Нуно. Даже если вам не хватает его самого большого и яркого, вы можете взять своих детей и посмотреть, как его фазы становятся все меньше: четверть, горбинка и полумесяц. Попробуйте составить с ними лунный календарь, принеся бумагу и фломастеры и нарисовав фазы луны, которые вы видите каждую ночь в течение 28 дней.

Невооруженным глазом ваши дети могут увидеть его кратеры и темные области. Пока вы смотрите, Нуно сказал передать им, что темные пятна — это остатки древних вулканических равнин, которые когда-то извергали магму на поверхность Луны. Предложите им представить, как это выглядело миллиарды лет назад, сочащееся расплавленное месиво.

Следующим шагом для начинающих астрономов будут планеты. В течение ноября нетерпеливые наблюдатели за звездами смогут увидеть пять планет на небе без телескопа.

Начните с Марса. С начала октября красная планета светится янтарной медовой каплей на ночном небе, что вы, возможно, уже заметили. Это потому, что планета приблизилась к оппозиции (точке, где Земля находилась прямо между ней и Солнцем) и максимально приблизилась к Земле примерно в середине октября. Ищите Марс на юго-востоке неба, он будет самым ярким в восточной половине неба (это, конечно, не луна).

После того, как вы восхититесь Марсом, найдите Сатурн и Юпитер. Это будут две яркие точки, танцующие рядом друг с другом на западе. Юпитер затмит своего кольчатого родственника и станет самым ярким нелунным объектом на этой половине неба. По данным Earthsky, 21 декабря дуэт будет максимально близко друг к другу в ночном небе с 1623 года. Забавный факт, которым вы можете поделиться со своими детьми после того, как расскажете им о кольцах Сатурна, заключается в том, что газовый гигант менее плотный, чем вода, а это означает, что если бы можно было найти достаточно большую ванну, он бы плавал (хотя некоторые говорят, что его каменное ядро ​​утонуло бы). ).

Эти три планеты будут видны ночью, но если ваши дети готовы вставать рано, вы можете наблюдать Венеру до восхода солнца в воскресенье утром (и Меркурий позже на неделе, хотя его трудно обнаружить). Венера — самая яркая планета, поэтому ее будет легко заметить. Если вы поднимете их с постели, скажите своим детям, что там так жарко, металл плавится на поверхности Венеры, что затрудняет исследование с помощью космических зондов.

Меркурий должен извиваться где-то под Венерой. Это будет сложнее указать, но при достаточном терпении вы сможете разглядеть его до того, как солнечный свет поглотит его.

Чтобы поднять свои впечатления от наблюдения за планетами на новый уровень, возьмите хороший бинокль, говорит Мег Тэчер, астроном из Колледжа Смита в Массачусетсе и автор детской книги «Взгляд на небо: Путеводитель по Луне, Солнцу, планетам». , звезды, затмения и созвездия». (Вы можете найти бинокли в различных ценовых категориях на Wirecutter, компании New York Times, которая занимается обзором потребительских товаров.)

Тэчер рекомендовал бинокли, потому что телескопы могут быть дорогими и, если вы никогда не пользовались ими раньше, разочаровывают всех.

«Вы не можете просто указать на случайную точку в небе и ожидать, что с вашим телескопом произойдут великие вещи, — сказал Тэчер. «Он в основном черный».

Но если вы умеете работать с телескопом, то приходите в субботу вечером и нацельтесь на Уран, когда он приближается к оппозиции, когда его отношение к Солнцу делает его особенно ярким. Полная луна затмит Уран, но вы все равно сможете увидеть ее невооруженным глазом. Затем расскажите своим детям, как ученые нашли там сероводород, имея в виду, что да, Уран действительно пахнет пуканьем.

— Шуткам об Уране нет конца, — сказал Тэчер.

Прежде чем перейти от планет к настоящим звездам ночного неба, рассмотрите возможность использования приложения или какого-либо программного обеспечения, такого как Skyguide, Stellarium или Google Sky, которые могут отображать для вас положение планет и звезд. Они убирают много догадок и позволяют вам передать свой телефон своим детям, чтобы они могли лучше познакомиться с созвездиями.

Часто созвездия сложно собрать вместе. Если вы ищете, кого легко обнаружить, Джеки Фаэрти, астрофизик из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, предложил начать с Большой Медведицы. Большинство людей в Северном полушарии видели это, просто просмотрите северное небо в поисках семи ярких звезд, сгруппированных вместе. Три будут иметь форму ручки, а остальные четыре будут иметь форму прямоугольника.

Когда вы знаете, что искать, Большая Медведица оживает. После того, как вы его заметите, посмотрите на две звезды в чашке, которые находятся дальше всего от ручки, откуда из нее может выливаться вода. Это звезды-указатели: Мерак внизу и Дубхе вверху. Если вы проведете прямую линию от Мерака до Дубхе и выйдете из чаши, вы приземлитесь на Полярную звезду, то есть на Полярную звезду. Теперь, когда Polaris находится в ваших прицелах, у вас есть ручка Малой Медведицы. Фээрти предложил изобразить это на бумаге вместе с детьми в небе.

Еще две звезды, которые вы и ваши дети можете найти с помощью Большой Медведицы, это Арктур ​​и Спика. Если вы будете следовать изгибу рукоятки Большой Медведицы в сторону от ее чашечки, вы попадете к прекрасному красному Арктуру. «Вы направляетесь к звезде Арктур, — сказал доктор Фаэрти. Достигнув Арктура, спускайтесь по прямой, или, как сказал доктор Фаэрти, «спускайтесь от него к звезде Спика, красивой голубой звезде, очень яркой».

Арктур ​​находится в созвездии Волопаса, а Спика — в Деве, поэтому вы нашли еще два созвездия.

Доктор Фаэрти сказал, что забавный тест, который можно провести с детьми сейчас, когда вы нашли Большую Медведицу, состоит в том, чтобы рассказать им о звездах Мицар и Алькор. Мицар — вторая звезда снаружи, на ручке Большой Медведицы, а за ней прячется ее приятель Алькор. Древние римляне проверяли зрение своих войск, указывая на Мицара и спрашивая их, сколько звезд они видят. Если кто-то отвечал цифрой два, то считалось, что у него хорошее зрение, и он мог быть охранником или лучником. Посмотрите, пройдут ли ваши дети испытание.

Самое лучшее в поиске созвездий — это различные истории, связанные с их звездами.

«Осенний сезон — это большая витрина в небе, где мы рассказываем известную мифологическую историю, — сказал доктор Фаэрти. Ищите Персея, едущего на Пегасе. Как гласит история, он спас принцессу Андромеду от кита Цетуса, неся при этом голову Медузы, которая появляется в звездах.

Наблюдение за звездами — это также прекрасная возможность познакомить детей с культурами, с которыми они могут быть незнакомы. То, что многие называют поясом Ориона, например, известно коренным американцам лакота как «тайамни канкху» или как позвоночник бизона. Те же самые звезды видятся коренными американцами племени чинук как каноэ, мчащееся с другой лодкой — то, что многие люди называют кинжалом Ориона — по Большой реке или Млечному Пути. У коренных американцев оджибве есть созвездие, в которое входит Орион, называемое Бибункеонини, или Создатель зимы.

Люди вираджури, австралийские аборигены, называли Млечный Путь гугурмином, гигантским небесным Эму, говорит Кирстен Бэнкс, астрофизик из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и член нации вираджури. По словам Бэнкса, его положение в небе помогло людям узнать, когда лучше всего отправляться на охоту за яйцами эму.

Возможно, лучшее время, чтобы понаблюдать за звездами с детьми, — это метеоритный дождь. Ориониды сужаются, но следующим пиковым потоком будут Леониды примерно 16 и 17 ноября.0005

Не все, что мелькает в ночном небе, является падающей звездой. Некоторые спутники мигают в темноте. Поиск спутников с вашими детьми также позволяет вам задуматься о так называемом «космическом мусоре» — загрязнении, возникающем, когда космические корабли ломаются и засоряют космос.

«Вероятно, мы отслеживаем около 26 000 объектов, размер которых варьируется от мобильного телефона до космической станции», — сказал Мориба Джа, астродинамик из Техасского университета в Остине. «Из 26 000 работает только около 3 000 вещей, а все остальное — фигня».

Световое загрязнение также закрывает ночное небо. Около 80 процентов американцев не могут просто смотреть на Млечный Путь из дома. Если вам посчастливилось жить в очень темном месте или вы можете отправиться в темное место, найдите время, чтобы поговорить со своими детьми о том, как наше ночное небо нуждается в защите.