Космос... ближний и не очень.

Попытка популярно рассказать о нашем доме. 

Ведь наш дом это не только квартира или здание. Это наша планета Земля. Это наша планетная система звезды Солнце. Это наша галактика Млечный путь.

О месте Человека во Вселенной.

А начнем пожалуй с Солнечной системы!

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включает в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.

Общая масса Солнечной системы составляет около 1,0014 масс Солнца. Бо́льшая часть её приходится на Солнце; оставшаяся часть практически полностью содержится в восьми отдалённых друг от друга планетах, имеющих близкие к круговым орбиты, лежащие почти в одной плоскости — плоскости эклиптики. 

Главный объект нашей Солнечной системы - звезда по имени Солнце

Реальный, неискаженный атмосферой Земли цвет Солнца.

Со́лнце (астр. ☉) — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (жёлтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды). Эффективная температура поверхности Солнца — 5780 кельвин. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат.

Солнце состоит из водорода (≈73 % от массы и ≈92 % от объёма), гелия (≈25 % от массы и ≈7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома[9]. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов. Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы.

Солнце — ближайшая к Земле звезда. Средняя удалённость Солнца от Земли — 149,6 млн км — приблизительно равна астрономической единице, а видимый угловой диаметр при наблюдении с Земли, как и у Луны, — чуть больше полградуса (31—32 минуты). Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него на ящичной орбите, делая один оборот за 225—250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год примерно за 1400 лет, а одну астрономическую единицу — за 8 суток.

Межпланетная среда

Наряду со светом, Солнце излучает непрерывный поток заряженных частиц (плазмы), известный как солнечный ветер. Этот поток частиц распространяется со скоростью примерно 1,5 млн км в час, наполняя околосолнечную область и создавая у Солнца некий аналог планетарной атмосферы (гелиосферу), которая имеется на расстоянии по крайней мере 100 а.е. от Солнца. Она известна как межпланетная среда. Проявления активности на поверхности Солнца, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы, возмущают гелиосферу, порождая космическую погоду[50]. Крупнейшая структура в пределах гелиосферы — гелиосферный токовый слой; спиральная поверхность, созданная воздействием вращающегося магнитного поля Солнца на межпланетную среду.

Магнитное поле Земли мешает солнечному ветру сорвать атмосферу Земли. Венера и Марс не имеют магнитного поля, и в результате солнечный ветер постепенно сдувает их атмосферы в космос. Корональные выбросы массы и подобные явления изменяют магнитное поле и выносят огромное количество вещества с поверхности Солнца — порядка 109—1010 тонн в час. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, это вещество попадает преимущественно в верхние приполярные слои атмосферы Земли, где от такого взаимодействия возникают полярные сияния, наиболее часто наблюдаемые около магнитных полюсов.

Космические лучи происходят извне Солнечной системы. Гелиосфера и, в меньшей степени, планетарные магнитные поля частично защищают Солнечную систему от внешних воздействий. Как плотность космических лучей в межзвёздной среде, так и сила магнитного поля Солнца изменяются с течением времени, таким образом, уровень космического излучения в Солнечной системе непостоянен, хотя величина отклонений достоверно неизвестна.

Внутренняя область Солнечной системы

Внутренняя часть включает планеты земной группы и астероиды. Состоящие главным образом из силикатов и металлов, объекты внутренней области относительно близки к Солнцу, это самая малая часть системы — её радиус меньше, чем расстояние между орбитами Юпитера и Сатурна.

Меркурий, Венера, Земля, Марс (размеры в масштабе).

Четыре ближайшие к Солнцу планеты, называемые планетами земной группы, состоят преимущественно из тяжёлых элементов, имеют малое количество (0—2) спутников, у них отсутствуют кольца. В значительной степени они состоят из тугоплавких минералов, таких как силикаты, которые формируют их мантию и кору, и металлов, таких как железо и никель, которые формируют их ядро. У трёх из этих планет — Венеры, Земли и Марса — имеется атмосфера; у всех есть ударные кратеры и тектонические детали рельефа, такие как рифтовые впадины и вулканы.

Сравнительный размер Земли и Солнца.

У Земли (Луна) и Марса (Фобос и Деймос) имеются спутники. Спутники также имеются и у планет внешней области Солнечной системы.

Сравнительные размеры спутников планет.

Между Внутренней и Внешней областями солнечной системы располагается Пояс астероидов

Главный пояс Астероидов и основные группы Астероидов

Астероиды — самые распространённые малые тела Солнечной системы.

Пояс астероидов занимает орбиту между Марсом и Юпитером, между 2,3 и 3,3 а.е. от Солнца. Выдвигались, но в итоге не были подтверждены гипотезы о существовании планеты между Марсом и Юпитером (например, гипотетической планеты Фаэтон), которая на ранних этапах формирования Солнечной системы разрушилась так, что её осколки стали астероидами, сформировавшими пояс астероидов. Согласно современным воззрениям, астероиды — это остатки формирования Солнечной системы (планетозималей), которые были не в состоянии объединиться в крупное тело из-за гравитационных возмущений Юпитера.

Размеры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. Все астероиды классифицированы как малые тела Солнечной системы, но некоторые тела, в настоящее время классифицированные как астероиды, например, Веста и Гигея, могут быть переклассифицированы как карликовые планеты, если будет показано, что они поддерживают гидростатическое равновесие.

Астероид Психея (240 × 185 × 145 км)

Пояс содержит десятки тысяч, возможно, миллионы объектов больше одного километра в диаметре. Несмотря на это, общая масса астероидов пояса вряд ли больше одной тысячной массы Земли. Небесные тела с диаметрами от 100 мкм до 10 м называют метеороидами. Частицы ещё меньше считаются космической пылью.

Внешняя область Солнечной системы

Внешняя область Солнечной системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников, а также транснептуновых объектов, астероидно-кометно-газовых пояса Койпера, Рассеянного диска и облака Оорта. Орбиты многих короткопериодических комет, а также астероидов-кентавров, также проходят в этой области. Твёрдые объекты этой области из-за их большего расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды воды, аммиака и метана. Есть гипотезы о существовании во внешней области планеты Тюхе и, возможно, каких-либо других «Планет X», а также звезды-спутника Солнца Немезиды.

Планеты гиганты

Юпитер, Уран, Сатурн, Нептун, в сравнении с планетами внутренней области (Земля, Марс, Венера, Меркурий). (слева-направо)

Четыре планеты-гиганта, также называемые газовыми гигантами, все вместе содержат 99 % массы вещества, обращающегося на орбитах вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн преимущественно состоят из водорода и гелия; Уран и Нептун обладают бо́льшим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы из-за этого классифицируют их в собственной категории — «ледяные гиганты». У всех четырёх планет-гигантов имеются кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли.

Вид Солнца с разных планет

Кометы

Комета Хейла-Боппа, 1997 вид с Земли

Она же, телескоп

Кометы — малые тела Солнечной системы, обычно размером всего в несколько километров, состоящие главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, её ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому — длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым глазом.

Короткопериодические кометы имеют период меньше 200 лет. Период же долгопериодических комет может равняться тысячам лет. Полагают, что источником короткопериодических служит пояс Койпера, в то время как источником долгопериодических комет, таких как комета Хейла — Боппа, считается облако Оорта. Многие семейства комет, такие как Околосолнечные кометы Крейца, образовались в результате распада одного тела. Некоторые кометы с гиперболическими орбитами могут быть из-за пределов Солнечной системы, но определение их точных орбит затруднено. Старые кометы, у которых большая часть их летучих веществ уже испарилась, часто классифицируют как астероиды.

Транснептуновые объекты

Пространство за Нептуном, или «регион транснептуновых объектов», всё ещё в значительной степени не исследовано. Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда. Этот регион иногда также включают во «внешнюю Солнечную систему», хотя чаще этот термин используют, чтобы обозначать пространство за поясом астероидов и до орбиты Нептуна.

В сравнении с Землей

Пояс Койпера — область реликтов времён образования Солнечной системы, является большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоит в основном изо льда. Простирается между 30 и 55 а.е. от Солнца. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших объектов пояса Койпера, такие как Квавар, Варуна и Орк, могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики.

Отдаленные области

Вопрос о том, где именно заканчивается Солнечная система и начинается межзвёздное пространство, неоднозначен. Ключевыми в их определении принимают два фактора: солнечный ветер и солнечное тяготение. Внешняя граница солнечного ветра — гелиопауза, за ней солнечный ветер и межзвёздное вещество смешиваются, взаимно растворяясь. Гелиопауза находится примерно в четыре раза дальше Плутона и считается началом межзвёздной среды. Однако предполагают, что область, в которой гравитация Солнца преобладает над галактической — сфера Хилла, простирается в тысячу раз дальше.

Гелиосфера

Межзвездная среда в окрестностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвёздное облако и может покинуть его в течение следующих 10 тысяч лет. Большую роль во взаимодействии Солнечной системы с межзвёздным веществом играет солнечный ветер.

Наша планетная система существует в крайне разреженной «атмосфере» солнечного ветра — потока заряженных частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Средняя скорость солнечного ветра, наблюдаемая на Земле, составляет 450 км/с. Эта скорость превышает скорость распространения магнитогидродинамических волн, поэтому при взаимодействии с препятствиями плазма солнечного ветра ведёт себя аналогично сверхзвуковому потоку газа. По мере удаления от Солнца, плотность солнечного ветра ослабевает, и наступает момент, когда он оказывается более не в состоянии сдерживать давление межзвёздного вещества. В процессе столкновения образуется несколько переходных областей.

Сначала солнечный ветер тормозится, становится более плотным, тёплым и турбулентным. Момент этого перехода называется границей ударной волны (англ. termination shock) и находится на расстоянии около 85—95 а.е. от Солнца (по данным, полученным с космических станций «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые пересекли эту границу в декабре 2004 года и августе 2007).

Ещё приблизительно через 40 а.е. солнечный ветер сталкивается с межзвёздным веществом и окончательно останавливается. Эта граница, отделяющая межзвёздную среду от вещества Солнечной системы, называется гелиопаузой[49]. По форме она похожа на пузырь, вытянутый в противоположную движению Солнца сторону. Область пространства, ограниченная гелиопаузой, называется гелиосферой.

Согласно данным аппаратов «Вояджер», ударная волна с южной стороны оказалась ближе, чем с северной (73 и 85 астрономических единиц соответственно). Точные причины этого пока неизвестны; согласно первым предположениям, асимметричность гелиопаузы может быть вызвана действием сверхслабых магнитных полей в межзвёздном пространстве Галактики.

По другую сторону гелиопаузы, на расстоянии порядка 230 а.е. от Солнца, вдоль головной ударной волны (bow shock) происходит торможение с космических скоростей налетающего на Солнечную систему межзвёздного вещества.

Облако Оорта

Гипотетическое облако Оорта — сферическое облако ледяных объектов (вплоть до триллиона), служащее источником долгопериодических комет. Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 а.е. (приблизительно 0,75 светового года) до 100 000 а.е. (1,5 св. лет). Полагают, что составляющие облако объекты сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос гравитационными эффектами планет-гигантов на раннем этапе развития Солнечной системы. Объекты облака Оорта перемещаются очень медленно и могут испытывать взаимодействия, нехарактерные для внутренних объектов системы: редкие столкновения друг с другом, гравитационное воздействие проходящей рядом звезды, действие галактических приливных сил. Есть также неподтверждённые гипотезы о существовании у внутренней границы облака Оорта (30 тыс. а.е.) планеты-газового гиганта Тюхе и, возможно, каких-либо других «Планет X». 

Окрестности Солнечной системы.

Ближайшие звезды.

Непосредственная галактическая окрестность Солнечной системы известна как Местное межзвёздное облако. Это более плотный участок области разреженного газа Местный пузырь — полости в межзвёздной среде протяжённостью примерно 300 св. лет, имеющей форму песочных часов. Пузырь заполнен высокотемпературной плазмой; это даёт основания думать, что пузырь образовался в результате взрывов нескольких недавних сверхновых.

В пределах десяти св. лет (95 трлн км) от Солнца звёзд относительно немного.

Ближайшей к Солнцу является тройная звёздная система Альфа Центавра, на расстоянии примерно 4,3 св. года. Альфа Центавра A и B — тесная двойная система, компоненты которой близки по характеристикам к Солнцу. Маленький красный карлик Альфа Центавра C (также известный как Проксима Центавра) обращается вокруг них на расстоянии 0,2 св. года, и в настоящее время находится несколько ближе к нам, чем пара A и B. У Проксимы есть экзопланета: Проксима Центавра b.

Следующими ближайшими звёздами являются красные карлики звезда Барнарда (5,9 св. года), Вольф 359 (7,8 св. года) и Лаланд 21185 (8,3 св. года). Крупнейшая звезда в пределах десяти световых лет — Сириус (8,6 св. года), яркая звезда главной последовательности с массой примерно в две массы Солнца и компаньоном, белым карликом под названием Сириус B. Оставшиеся системы в пределах десяти световых лет — двойная система красных карликов Лейтен 726-8 (8,7 св. года) и одиночный красный карлик Росс 154 (9,7 св. года)[190]. Ближайшая система коричневых карликов — Луман 16, находится на расстоянии 6,59 светового года. Ближайшая одиночная подобная Солнцу звезда — Тау Кита, находится на расстоянии 11,9 св. года. Масса её составляет примерно 80 % массы Солнца, а светимость — только 60 % солнечной.

"Двойники" Солнца (аналоги).

В настоящее время известны несколько «двойников» Солнца, которые являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости, температуре (±50 К), металличности (±12 %), возрасту (±1 млрд лет) и т. д. среди которых:

Бета Гончих Псов

18 Скорпиона

37 Близнецов

HD 44594

HIP 56948

Галактика Млечный путь

Вид с Земли

Место Солнца в галактике Млечный путь.

Солнечная система является частью Млечного Пути — спиральной галактики, имеющей диаметр около 30 тысяч парсек (или 100 тысяч световых лет) и состоящей из приблизительно 200 млрд звёзд. Солнечная система расположена вблизи плоскости симметрии галактического диска (на 20—25 парсек выше, то есть севернее него), на расстоянии около 8 тысяч парсек (27 тысяч световых лет) от галактического центра (практически на равном расстоянии от центра Галактики и её края), на окраине рукава Ориона — одного из Местных галактических рукавов, находящегося между рукавами Стрельца и Персея Млечного Пути.

Солнце обращается вокруг галактического центра по почти круговой орбите со скоростью около 254 км/с (уточнено в 2009 г.) и совершает полный оборот примерно за 230 млн лет. Этот промежуток времени называется галактическим годом. Солнечный апекс (направление пути Солнца через межзвёздное пространство), расположен в созвездии Геркулеса в направлении текущего положения яркой звезды Вега.

Млечный путь и его спутники (звездные скопления).

И ближайшие соседи.

Некоторые единицы измерения.

Астрономическая единица (а.е.) =  149 597 870 691 м.

Световой год ≈ 9,46⋅10 в степени 15 метров = 63 241,077 астрономической единицы (а. е.)

Парсек = 206 264,8 а.е. = 3,0856776⋅10 в степени 16 м = 30,8568 трлн км (петаметров) = 3,2616 светового года.

Почти академическая работа... в картинках. 

Надеюсь вам было интересно!